【摘要】 软材料和生物材料的电子显微镜，或“软电子显微镜”，对于大分子的表征至关重要。

软材料和生物材料的电子显微镜，或“软电子显微镜”，对于大分子的表征至关重要[1]。软显微镜通过增强对比度同时保持低电子剂量来控制，样品制备和成像方法由感兴趣特征的长度尺度驱动。虽然冷冻电子显微镜提供最高分辨率，但通过在扫描电子显微镜 (STEM-in-SEM) 中执行生物透射，可以使用低压电子显微镜以高对比度有效地表征较大的结构[2,3]。此处，STEM-in-SEM 演示了四叶蛋白组装，必须检查构建体中蛋白质的排列。 STEM 图像模拟显示了未染色结构在 SEM 级电压下的理论对比度增强，并且具有多种 STEM 模式的实验图像显示了负染色蛋白质可能的分辨率。该技术可以扩展到复杂的蛋白质组装、更大的结构（例如细胞切片）和混合材料，使 STEM-in-SEM 成为一种有价值的高通量成像方法。检查材料的相关长度尺度和成像所需的分辨率可以使用生物成像中通常未充分利用的样品制备和成像方法。这项工作提供了大分子组装体（特别是四角皮酶大分子）的 STEM-in-SEM 方法的分析。该技术专注于负染色结构的高通量成像，其中成功的形态分析不需要冷冻电镜提供的空间分辨率。对于四角质酶，成像用于识别单个角质酶叶及其在结构中的方向。因此，建议不要将 STEM-in-SEM 作为冷冻电镜的竞争对手，而是作为类似大分子组装体的对比度增强和高通量成像的补充技术。我们还可以利用 SEM 中可用的丰富信号，包括反向散射成像、光谱能量色散 X 射线光谱法和环境 SEM 等方法。虽然这些技术可能无法提供蛋白质组装体成像所需的分辨率，但取决于仪器和检测器的空间分辨率，它们对于较大长度尺度的成像非常有用。在蛋白质组装体上作为模型系统证明了高通量、高对比度 STEM 成像的可能性，以例证高分辨率的可能性；结合 SEM 中可用的丰富技术和信号（通常同时收集），STEM-in-SEM 方法对于一系列软结构和生物结构非常有前景。

(1) Le Feuvre, R. A.; Scrutton, N. S. A living foundry for Synthetic Biological Materials: A synthetic biology roadmap to new advanced materials. Synth. Syst. Biotechnol. 2018, 3, 105−112.

(2) Sánchez-Vioque, R.; Clemente, A.; Vioque, J.; Bautista, J.; Millán, F. Protein isolates from chickpea (Cicer arietinum L.): chemical composition, functional properties and protein characterization. Food Chem. 1999, 64, 237−243.

(3) Hawe, A.; Sutter, M.; Jiskoot, W. Extrinsic Fluorescent Dyes as Tools for Protein Characterization. Pharm. Res. 2008, 25, 1487−1499

 

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