【摘要】 低温扫描涉及在低温下制备和维持新鲜的水合材料。

扫描电子显微镜(SEM)是一种跨学科的工具，以各种方式表征硬材料和软材料。根据探测器的配置，扫描电镜可以获得有关表面拓扑结构、粗糙度、形貌、成分差异以及有时是次表面特征的信息。对于生物学应用，这转化为关于组织组织的信息，构成这些组织的细胞轮廓，这些细胞的表面轮廓和亚细胞特征的识别。

 

扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)产生的不同类型的信息正变得越来越模糊，用TEM工作流程制备的嵌入样品通常用于扫描电子显微镜中以块面成像为中心的技术，以观察染色的区室。一些高端显微镜既能“读取”样品的信息，也能“写入”样品的信息，从而在样品上产生新的特征。

 

扫描电子束需要真空或部分真空，这取决于成像水平，因此，样品可能需要在这种环境中保持稳定。对于植物标本，作为生物材料的一种形式，这可能需要事先进行一些准备。可能需要更好地保持整体结构的可控脱水(例如，临界点干燥，CPD)。如果信息是纯拓扑的，那么可以制作植物表面的铸件并涂上导电材料以提高对比度。铸型通常是非侵入性的，每隔一段时间进行几次铸型，可以在同一标本上进行与生长相关的观察，这是一种时间过程实验。

 

对于一些样品，新鲜收获的组织可以直接安装在扫描电镜内，无需事先处理，并在变压(VP)或扩展压力(EP)模式下保持稳定，依赖于低真空和有时潮湿的环境。无论采用何种方法，目的都是观察和记录试样尽可能接近其自然状态，尽一切努力限制或消除收缩。

图1. 拟南芥茎尖(含茎尖分生组织)的VP-SEM [1]

 

低温扫描涉及在低温下制备和维持新鲜的水合材料。冷冻材料适合在高真空下成像。它需要处理和额外的设备，用于冷冻，断裂，升华，涂层和转移到SEM室，以及室内的低温阶段，以保持样品在成像期间冻结。图1显示了解剖的拟南芥茎尖的VP-SEM, EP-SEM和cryoSEM的比较，这是一种对损伤和干燥非常敏感的具有挑战性的样品类型。只有EP和低温模式保存了这类样品的器官和组织水平的形态。低温工作流程可以概括为(i)安装样品并在存根上以正确的方向放置。

 

通常情况下，样品被安装在最佳切割温度(OCT)化合物上，由黄铜制成的存根。(ii)样品的快速冷冻。(iii)在真空或惰性气体下转移到扫描电镜室，可选择的步骤是低温断裂或低温超低温切片，升华和导电涂层。(四)在真空中保持低温环境，防止水分流失，防止外源结冰。有几种商业产品，与各种SEM品牌和型号兼容，包括从样品冷冻到扫描电镜室中准备成像的低温阶段的所有步骤。图2中显示了一种程序的静态照片。

图2. 低温制备方案的主要步骤[1]

 

[1] Wightman, R. An Overview of Cryo-Scanning Electron Microscopy Techniques for Plant Imaging. Plants 2022, 11, 1113. 

 

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