掃描電鏡（SEM）對生物樣品進行低溫成像是一種常見的技術(shù)，用于觀察生物樣品在接近其自然狀態(tài)下的形貌，減少樣品在電鏡下的損傷和失真。生物樣品由于含水量較高，傳統(tǒng)的SEM成像過程中通常會遭遇樣品表面蒸發(fā)、變形或燒蝕等問題。低溫成像可以有效減緩這些問題。下面是如何進行低溫成像的一些關(guān)鍵步驟和技術(shù)要點：

1. 冷凍準備與樣品制備

快速冷凍（Cryofixation）：樣品需要經(jīng)過快速冷凍處理，以便在樣品內(nèi)保持其天然結(jié)構(gòu)。常見的快速冷凍方法包括：液氮冷凍：將生物樣品迅速浸入液氮中（-196°C），達到幾乎瞬時冷凍，防止水分結(jié)冰時對細胞結(jié)構(gòu)的損傷。

冷凍噴霧法：在低溫下，通過噴霧冷卻樣品的表面。

高壓冷凍：通過在高壓下進行冷凍（通常高達2000 bar）來防止水分在細胞內(nèi)部形成冰晶，從而減少細胞結(jié)構(gòu)損傷。

冷凍保存（Cryopreservation）：在冷凍后，樣品可以在低溫下長期保存，避免樣品的自然衰退。需要注意樣品冷凍后是否能夠保持生物活性。

2. 冷凍斷層掃描（Cryo-SEM）

原理：冷凍斷層掃描（Cryo-SEM）是一種結(jié)合冷凍和掃描電鏡的技術(shù)，用于觀察低溫下的生物樣品。冷凍樣品在低溫下保持其自然狀態(tài)，樣品在掃描電鏡下通常會在低溫下維持在液氮溫度附近，避免水分揮發(fā)。

設(shè)備要求：需要具備專門的低溫樣品室或冷凍舞臺的掃描電鏡。設(shè)備通常包含一個低溫樣品臺，樣品臺的溫度可以在-150°C到-180°C之間調(diào)節(jié)。

3. 真空環(huán)境與低溫穩(wěn)定性

低溫真空環(huán)境：SEM使用高真空環(huán)境，這可能會導(dǎo)致冷凍樣品中的冰晶升華。為了減少這種影響，可以通過在低溫環(huán)境下操作（如液氮溫度下）來降低升華速率，保持樣品的低溫狀態(tài)。

低溫電子束影響：在低溫下，電子束的影響可能與常規(guī)環(huán)境下有所不同。電子束與樣品的相互作用較弱，這有助于避免樣品的熱損傷和其他結(jié)構(gòu)破壞。

4. 樣品涂層（Coating）

低溫下的涂層問題：傳統(tǒng)的SEM成像需要給生物樣品涂上一層金屬導(dǎo)電層（如金或鉑），以避免充電效應(yīng)。然而，低溫下，金屬涂層可能與樣品的低溫特性相沖突。因此，采用非導(dǎo)電涂層（如碳涂層）或使用低溫穩(wěn)定的金屬涂層可以避免對低溫下的樣品產(chǎn)生影響。

低溫涂層技術(shù)：有些冷凍電鏡設(shè)備具備低溫涂層功能，能夠在低溫環(huán)境下進行涂層，避免樣品溫度升高。

5. 圖像獲取與分析

圖像清晰度：低溫環(huán)境下，樣品表面不會發(fā)生水分揮發(fā)和形態(tài)扭曲，從而獲得更清晰、更細致的結(jié)構(gòu)信息。通常情況下，低溫下的圖像質(zhì)量較好，能夠保持生物組織的細節(jié)和形態(tài)特征。

圖像增強：冷凍樣品表面未蒸發(fā)的水分有助于更好地觀察樣品的表面結(jié)構(gòu)，尤其是對于一些含水量較高的細胞或組織樣品。冷凍態(tài)樣品可以提供更高的分辨率圖像。

6. 冷凍濺射（Cryo-SEM）中的濺射過程

濺射與冷凍：在進行低溫SEM成像時，濺射涂層會用非常細小的金屬顆粒（如鉑）覆蓋樣品表面。由于樣品處于低溫狀態(tài)，濺射層的附著力和導(dǎo)電性較好，能有效提高圖像質(zhì)量。

7. 低溫掃描電鏡應(yīng)用領(lǐng)域

生物醫(yī)學(xué)研究：低溫SEM可用于觀察細胞、組織、蛋白質(zhì)復(fù)合物等生物樣品的表面結(jié)構(gòu)。比如，觀察細胞膜的微結(jié)構(gòu)、細胞之間的連接、細胞器等。

病毒研究：研究病毒的形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及病毒與宿主細胞的相互作用。

納米技術(shù)：研究納米粒子或納米材料與生物分子或細胞的相互作用，尤其在低溫環(huán)境下，能更真實地反映其生物學(xué)效應(yīng)。

以上就是澤攸科技小編分享的掃描電鏡如何對生物樣品進行低溫成像。更多掃描電鏡產(chǎn)品及價格請咨詢15756003283(微信同號)。