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体电子显微镜技术(Volume Electron Microscopy, vEM)是一种先进的显微成像技术,以微米到毫米的体积尺度、纳米级分辨率、甚至在冷冻的自然状态下探究细胞超微结构、组织和小型生物体表层以下的三维高分辨率结构信息。多种入门级电镜选择,让不同程度的电镜使用者都可以将体电子显微镜作为细胞研究的一大助力。根据细胞或组织样本类型和实验条件, vEM有以下几种体电镜技术路线。
体电镜技术应用实例1 - 连续切面成像
连续切面扫描电子显微镜 (SBF-SEM) 在切片机从固定样品表面切下薄片时,会连续采集一系列二维图像(剖面)。然后,可将连续图像重建为标本的三维图像。
体电镜技术应用实例2 - 阵列断层扫描
在阵列断层扫描中,首先将样品切割成一系列(阵列)切片,然后用扫描电子显微镜 (SEM) 进行成像。最后使用功能强大的软件将这些图像对齐并重新组合成三维重建图像。
体电镜技术应用实例3 - 连续聚焦离子束 (FIB)/ 等离子聚焦离子束 (PFIB) 成像
等离子聚焦离子束扫描电子显微镜 (PFIB-SEM) 能比超薄切片机切出更薄的切片,从而能高效地进行连续切片,并提高 Z 分辨率。大电流、高溅射率和减少损伤的结合,使其能够加工数百微米大小的体积,同时仍然能够观察到纳米级特征。
Spin Mill Bio 法
Hydra Bio Plasma-FIB 上独特的 Thermo Scientific Spin Mill Bio 法可达到直径达 1 mm 的大面积平面铣削,其几何形状类似于基于切片机的连续切面成像,但切片厚度最薄可至 5 nm。
体电镜技术应用实例4 - TEM 断层扫描
透射电子显微镜 (TEM) 断层扫描可采集不同角度(即倾斜系列)的电子薄层样品二维图像。其结果可重新组合成样品的三维重建图像。冷冻电子断层扫描 (cryo-ET) 是一种无重金属染色的原位观察技术流程,能以纳米分辨率提供类似的三维数据,同时保留样本的生理环境。
使用连续切面扫描电子显微术时,电子束首先用于扫描树脂包埋组织样本的表面,捕捉样本的二维图像。然后使用内置超薄切片机切除顶面,再用 SEM 采集新鲜切面的图像。不断重复这一过程,直至整个样本感兴趣区域都成像为止;总样本厚度可达数十到数百微米,甚至更高。然后使用三维渲染软件处理连续叠加图像硬件和软件的最新进展使大组织体积也能实现全自动三维重建。
Plasma FIB 等离子体聚焦离子束电镜可以提供最高 2.5 A 的离子束流,远高于镓离子FIB,实现了高效的大体积连续切片。内置镀膜溅射效率的提高增强了性能,使切割面更加平滑,减少了帘幕伪影,进一步提高了通量,并能快速访问感兴趣区域。大离子束流、高内置镀膜溅射率和减少损伤的性能结合,使其能够加工数百微米大小的体积,同时仍然能够观察到纳米级特征。
阵列断层扫描技术Array Tomography,采用生物样本的物理连续切片,并将其置于固体基底上的二维阵列中。然后用电子显微镜对该系列进行成像,并重新组合成样本的三维图像。通过这些高分辨率的细胞结构重建,可以对组织结构和亚细胞成分进行深入结构研究。
任何 Thermo Scientific SEM 都可以通过选配自动阵列断层扫描Maps 软件变成体电子显微镜。Thermo Scientific Maps 软件可指导阵列断层扫描三维体积的采集。
利用Talos L120C 透射电镜拍摄连续切片获得对细胞研究的新认识。Talos L120C TEM 专为多用户和多学科环境而设计,可自动进行所有日常调整,从而降低了入门级电镜使用人员的学习难度,并缩短了经验丰富的用户的数据获取时间。此外,Thermo Scientific 软件包还可针对不同的使用情况和工作流程(如断层扫描和单颗粒分析)自动采集数据。