【摘要】 扫描电镜（SEM）可以说是现代科学研究的重要工具，但对于生物学和特殊材料科学，许多样品或组织含有大量的液体成分，部分样品在干燥过程中会发生结构变化

扫描电镜（SEM）可以说是现代科学研究的重要工具，但对于生物学和特殊材料科学，许多样品或组织含有大量的液体成分，部分样品在干燥过程中会发生结构变化，如囊泡、胶、生物组织样品等，不能观察其真实结构，常规SEM显然不能满足进一步的科研需求。2017年诺贝尔奖授予雅克杜波谢（JacquesDubochet）、约阿希姆·弗兰克（JoachimFrank）还有理查德·亨德森（RichardHenderson）主要原因是他们用冷冻电镜观察生物分子的原始状态，这对结构生物学的发展尤为重要。

 

顾名思义，生物冷冻电镜主要表现在“冷冻”上，用于扫描电镜的超低温冷冻制样和传输技术(Cryo-SEM)液体、半液体和对电子束的敏感样品，如生物学、聚合物材料等，可以直接观察。样品经过超低温冷冻、断裂、涂层样品处理后，可通过冷冻传输系统放入电镜中的冷台进行观察。

 

(1)冷冻电镜的制样工艺:低温固定-断裂-提升-导电涂料(一般喷PT)；

(2)适用材料:主要包括塑料、橡胶和聚合物材料、组织和细胞化学；

(3)样品要求:能保持自身结构，抗脱水和电子辐射；

(4)冷冻方法:①冷冻固定-将生物材料放入低温制冷剂中（如液氦、液氮、液氟利昂、丙烷等）。快速冷冻可使生物组织细胞的结构和化学成分接近正常状态。该方法不仅能快速渐变，而且能消除干燥引起的收缩问题，适用于高含水量的生物材料；②冷冻干燥-冷冻固定后，水冻结，界面张力消失。然后将样品放置在真空中，以提高水分，以避免界面张力引起的形式变化。

 

随着生物技术的发展，VP等各种高压方法、LV和ESEM的出现使冷冻电镜取得了更大的进步，扫描和观察可以在没有冷冻和干燥样品的情况下进行，但冷冻扫描电镜仍然是避免水分消耗的最有效的方法。

 

许多论文总结了冷冻电镜的实用性和应用领域，为理解生命科学的重要问题带来了机遇：

（1）OpportunitiesforCryogenicElectronMicroscopyinMaterialsScienceandNanoscience.ACSNano202014(8)9263-9276.

（2）Single-particlecryo-EM—Howdiditgethereandwherewillitgo,Science,2018,361,876-880.

(3)生物大分子高分辨率冷冻电镜三维重建技术[J].2018年，35年，17日，测试技术与管理.

（4）Thearchitectureofthemammalianrespirasome.Nature,2016,537.

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在测试细菌之前，我们分享了一篇关于冷冻电镜的文章，阐述了冷冻电镜的优点和相关应用（冷冻电镜，打开了一个新的“视觉”边界）。当然，冷冻扫描电镜还有一些其他优点，如冷冻断裂、控制样品提高蚀刻选择性去除表面水分等。

 

简而言之，冷冻扫描电镜可以在低温下分析含水样品或组织，避免样品结构在聚合物中的干燥变化。生物材料和其他微观结构特征具有重要作用~以上是冷冻扫描电镜的相关知识。如果有错误或不足，请留下评论并指出~