低電壓無(wú)負(fù)染，以“柔”克剛！脂質(zhì)體囊泡成像福音，生物型透射電鏡LVEM

時(shí)間：2022-3-1閱讀：1429

脂質(zhì)體—高效的載藥顆粒

-----以無(wú)厚入有間，游刃有余

脂質(zhì)體是類(lèi)由雙層脂質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的封閉囊泡型人工膜。由于其和細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙分子層有高度相似的性，脂質(zhì)體可以與細(xì)胞膜相融合，從而將其囊泡內(nèi)包裹的載物釋放到細(xì)胞內(nèi)。用這性，研究者們克服了傳統(tǒng)藥物遞送中的諸多障礙，得以將藥物分子/顆粒包裹在脂質(zhì)體中，直接將藥物遞送到細(xì)胞內(nèi)部，使之成為了類(lèi)高效的藥物載體。尤其在近期的新·冠疫情中，各類(lèi)mRNA疫苗紛紛采用了脂質(zhì)體作為遞送載體，有效地避免了核酸被降解，提高了mRNA進(jìn)入細(xì)胞的效率。脂質(zhì)體的應(yīng)用使得mRNA疫苗真正成為了種穩(wěn)定、高效可以廣泛使用的疫苗，也促進(jìn)了脂質(zhì)體研究的廣泛開(kāi)展。

在脂質(zhì)體的應(yīng)用研究中，質(zhì)量控制往往十分重要也尤為困難的環(huán)。脂質(zhì)體的質(zhì)量（如其包封率、載藥率與穩(wěn)定性）很大程度上取決于其囊泡的結(jié)構(gòu)是否均勻、穩(wěn)定，這就需要研究人員對(duì)脂質(zhì)體進(jìn)行透射電鏡成像，來(lái)直接觀(guān)測(cè)脂質(zhì)體的囊泡結(jié)構(gòu)、粒徑等形態(tài)信息。

傳統(tǒng)生物樣品透射成像的桎梏

------剛者易折，過(guò)猶不及

隨著科研的進(jìn)步，人們對(duì)成像儀器的要求與日俱增。但是即便在高分辨成像設(shè)備多如牛毛的今天，生物樣品的透射電鏡成像卻直是個(gè)難題。所謂“電鏡易得，樣品難求”，如何制得個(gè)無(wú)損的電鏡樣品從而拍攝到清晰、高反差的生物樣品圖片，直是生物樣品透射電鏡成像中的大的難題，也是脂質(zhì)體等脆弱的囊泡類(lèi)生物樣品在電鏡成像中亟待解決的難題。

這個(gè)難題很大程度上是由透射電鏡的高電壓與制樣中的染色/負(fù)染步驟導(dǎo)致的。

生物樣品般由C、H、O、N等原子序數(shù)較低的“輕質(zhì)”元素組成，在傳統(tǒng)透射電子顯微鏡高達(dá)120kV的高能電子束轟擊下，很快就會(huì)被擊穿甚至灰飛煙滅，不能留下任何圖像。也就是說(shuō)生物樣品在傳統(tǒng)的透射電鏡成像中太過(guò)于“脆弱”，需要給這些樣品穿上層“盔甲”，這層盔甲就是用些電子密度高的物質(zhì)(如重金屬鹽等)對(duì)生物樣品進(jìn)行染色。而在本文中所說(shuō)的脂質(zhì)體等囊泡狀的生物樣品制樣過(guò)程中，這個(gè)染色步驟就叫做“負(fù)染”。

負(fù)染是在使用傳統(tǒng)透射電鏡對(duì)生物樣品成像時(shí)“不得不”采用的樣品處理手段，但是負(fù)染的處理手段也會(huì)帶來(lái)顯著的問(wèn)題：

、就是生物樣品制樣復(fù)雜，在制樣染色過(guò)程中，樣品容易產(chǎn)生收縮、膨脹、破碎以及內(nèi)含物丟失等結(jié)構(gòu)改變；

第二、重金屬鹽離子本身會(huì)對(duì)生物樣品的形貌造成不可逆的損害，這種損害在傳統(tǒng)制樣過(guò)程很難避免；

第三、負(fù)染所得的“負(fù)像”并不能真實(shí)地反映生物樣品的形貌征，尤其對(duì)于脂質(zhì)體等囊泡結(jié)構(gòu)，囊泡表面局部凹陷，可能會(huì)有少量染液遺留在凹陷處，或者載網(wǎng)表面有負(fù)染液殘留的痕跡等，這些負(fù)染液在電鏡觀(guān)察時(shí)就會(huì)產(chǎn)生“假象”；

第四、對(duì)于制樣操作者的要求較高，生物樣品的種類(lèi)多種多樣，而每種生物樣品負(fù)染時(shí)佳的制樣條件（重金屬鹽溶液的種類(lèi)、濃度，染色的時(shí)間長(zhǎng)短等）都不樣。這就需要制樣人員根據(jù)各自實(shí)驗(yàn)室的條件，在長(zhǎng)時(shí)間地摸索與多次地試錯(cuò)來(lái)獲取佳的制樣條件，大量寶貴的時(shí)間和樣品就這樣浪費(fèi)在染色制樣條件的摸索中了；

第五、傳統(tǒng)透射電鏡操作復(fù)雜，維護(hù)困難，而實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的透射電鏡往往“時(shí)”難求，生物樣品的佳觀(guān)測(cè)時(shí)間往往較短，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)獲得好的生物樣品，卻發(fā)現(xiàn)電鏡早要在周后才能預(yù)約的尷尬局面；

后，即便已經(jīng)采用了負(fù)染等手段，脂質(zhì)體類(lèi)的囊泡生物樣品還是非常脆弱的，在成像過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)囊泡被長(zhǎng)時(shí)間電子流照射給“轟碎”的狀況，這就迫使操作者加快操作速度，更加手忙腳亂。

擺脫傳統(tǒng)電鏡桎梏的生物型透射電鏡

------柔者易存，易低為高

Delong Instrument公司推出的LVEM生物型透射電子顯微鏡（LVEM5&25）采用了5kV與25kV的低加速電壓設(shè)計(jì)，次性地?cái)[脫了上述所有的生物電鏡成像難題，為生物樣品的電鏡成像提供尤為便捷高效的解決方案。

高襯度：低能量電子對(duì)有機(jī)分子產(chǎn)生更強(qiáng)烈的散射，具有更高對(duì)比度；

無(wú)需染色：突破以往生物/輕材料成像需要重金屬染色的局限性；

高分辨率：無(wú)染色條件下能夠達(dá)到1.5 nm的圖像分辨率；

多模式：LVEM5能夠在TEM、SEM、STEM三種模式中自由切換；

高效方便：真空準(zhǔn)備只需要3分鐘，空間小，環(huán)境需求低；

易操作且成本低：友好智能化操作界面，低耗材，低維護(hù)費(fèi)用，無(wú)需業(yè)操作人員。

生物樣品友好

-------柔者以萬(wàn)物

LVEM生物型透射電鏡采用的5kV與25kV低電壓設(shè)計(jì)，對(duì)生物樣品不會(huì)造成任何損傷，與傳統(tǒng)高壓電鏡相比，低電壓反而提高了生物樣品成像的襯度/反差；無(wú)需重金屬染液負(fù)染，對(duì)于脂質(zhì)體等囊泡結(jié)構(gòu)成像條件溫和，擺脫了染液與負(fù)染過(guò)程本身可能對(duì)囊泡結(jié)構(gòu)造成的損害，所得圖像為“正像”，更加真實(shí)地展現(xiàn)囊泡的結(jié)構(gòu)征。

生物樣品細(xì)節(jié)損失少

------見(jiàn)微知著明察秋毫

如下圖所示，傳統(tǒng)高壓透射電鏡本身就會(huì)帶來(lái)樣品細(xì)節(jié)損失，在80-120kV下的透射電鏡成像過(guò)程中，大量十幾納米尺寸的顆粒會(huì)直接被“擊穿”。而LVEM生物型透射電鏡采用的5kV與25kV低電壓設(shè)計(jì)，不僅避免了傳統(tǒng)高壓透射電鏡長(zhǎng)時(shí)間照射對(duì)于生物樣品的損害，還可以保留下更多地小有機(jī)顆粒圖像，獲得更多地細(xì)節(jié)。

小型化設(shè)計(jì)，操作更加方便

------芥子須彌內(nèi)藏乾坤

傳統(tǒng)透射電子顯微鏡體積龐大，對(duì)放置環(huán)境有嚴(yán)格的要求，并且需要水冷機(jī)等外置設(shè)備。通常會(huì)占據(jù)整間實(shí)驗(yàn)室。LVEM電鏡從根本上區(qū)別于傳統(tǒng)電鏡，尺寸較傳統(tǒng)電鏡縮小了90%，對(duì)放置環(huán)境無(wú)嚴(yán)格要求，無(wú)需任何外置冷卻設(shè)備，可以安裝在用戶(hù)所需的任意實(shí)驗(yàn)室或辦公室桌面。操作界面智能化，更加方便。

LVEM生物型電鏡案例

LVEM生物型透射電鏡對(duì)生物樣品成像友好，除了脂質(zhì)體之外，對(duì)于病毒顆粒、外泌體、噬菌體、DNA、細(xì)胞切片等生物樣品的成像效果也非常秀，可以滿(mǎn)足研究人員多樣化的成像需求，且其操作簡(jiǎn)便，制樣簡(jiǎn)單，是使生物科研工作者研究更加游刃有余的“科研器”。