【摘要】 虽然冷冻电子显微提供了最高的分辨率，较大的结构可以表征有效和高对比度使用低电压电子显微镜进行扫描透射电子显微镜在一个扫描电子显微镜(STEM-in-SEM)。

软和生物材料的电子显微镜，或称“软电子显微镜”，对于大分子的角色塑造是必不可少的。软显微镜是通过增强对比度，同时保持低电子剂量，样品制备和成像方法是由感兴趣的特征的长度尺度驱动。虽然冷冻电子显微提供了最高的分辨率，较大的结构可以表征有效和高对比度使用低电压电子显微镜进行扫描透射电子显微镜在一个扫描电子显微镜(STEM-in-SEM)。

 

在这里，STEM-in-SEM 被证明是一个四瓣的蛋白质组装，其中的排列的蛋白质构建必须进行检查。STEM 图像模拟显示了未染色结构在 SEM 水平电压下的理论对比度增强，多个 STEM 模式的实验图像显示了负染色蛋白质的分辨率可能。这项技术可以推广到复杂的蛋白质组装，更大的结构，如细胞切片和杂交材料，使 STEM 扫描电镜成为一种有价值的高通量成像方法。

 

图1。扫描电镜中的 STEM 工艺流程。

(A)瞬变电磁法网格准备。采用透射电镜(TEM)技术将四丁酸酶滴铸在亲水碳膜上，用0.75% 超滤液染色。(B)扫描电镜中的 STEM 舞台设置。图像显示了一个示例阶段的科学、技术、工程、扫描电镜使用六格持有人，特别是赛默费舍尔太阳神 SEM/FIB 仪器。每个仪器都有一个专门用于透射成像的 STEM 工作台。示意图描述了 STEM 成像所选择的参数，包括高炉、 ADF 或 HAADF 成像的电子电压、探针电流和探针尺寸、孔径和采集角度。(C)类平均等后处理方法进一步改善信噪比，显示为30kV (顶部) ，20kV (中部)和15kV (底部面板)。比例尺5纳米(顶部)和10纳米(底部)。

 

合成生物材料的应用范围很广，从用于疾病检测和治疗的生物电子学到利用生物特性的仿生材料。在开发新的生物材料和组装或研究现有结构时，研究人员的目标是评估结构、功能和性能之间的关系。

 

对于大分子，包括蛋白质和蛋白质组装，目前使用的角色塑造技术旨在了解化学成份、溶液中的相互作用、折叠机制、表面粘附和细胞过程的激活等特性。对这些性质的贡献取决于诸如尺寸、分散性、取向和形态等因素。

 

一般来说，蛋白质的分子量和分散性可以通过尺寸排阻色谱或动态光散射等技术来评估，但是这些方法提供的是蛋白质的整体信息，而不是以粒子为基础的。直接成像技术可以检测蛋白质和蛋白质组装体的相对取向和形态。例如，各种电子显微镜(EM)方法被用来揭示关键的纳米尺度特征。

 

研究人员普遍面临类似的挑战时，执行电磁软和生物结构，或“软显微镜”。由于大多数组分的原子序数较低，这些材料具有较低的固有对比度。他们也高度容易受到电子束损伤，由于他们的低键能量强度，和局部电子存在于主要的共价键，不允许能量耗散从电子激发没有打破键。提高对比度的典型解决方案是通过增加电子剂量来增加信号，但这进一步增加了光束灵敏度的第二个挑战。

 

因此，在保持低电子剂量以避免损伤的同时，有必要提高对比度。我们必须进一步考虑低剂量成像方法和对比度增强机制如何影响空间分辨率。一种常见的大分子电镜样品制备方法是阴性染色，其中样品涂有重金属造影剂，然后在室温下干燥和成像，以增强对比度和稳定结构。

 

1.Kelly A. Parker, Stephanie Ribet, Blaise R. Kimmel, Roberto dos Reis, Milan Mrksich, and Vinayak P. Dravid,Biomacromolecules 2022 23 (8), 3235-3242, DOI: 10.1021/acs.biomac.2c00323.

 

科学指南针充分发挥互联网技术和业务优势，在国内率先打造出业界领先的线上化、数字化的科研服务基础设施，在行业内首创用户自主下单、服务全流程追踪、测试“云现场”等模式，进一步提高了大型科学仪器设施开放共享和使用效率，以实际行动助力科技创新。现已发展成为中国专业科研服务引领者，已获得检验检测机构资质认定证书（CMA）、实验动物使用许可证、“ISO三体系认证”等专业认证。

 

免责声明：部分文章整合自网络，因内容庞杂无法联系到全部作者，如有侵权，请联系删除，我们会在第一时间予以答复，万分感谢。