飞纳 Pharos-STEM 在细胞生物学和病理学的应用

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一直以来，透射电镜（TEM）是观察和研究超微结构的首选工具，可用于观察整个细胞结构，包括细胞壁、细胞膜、细胞核和各种细胞器的变化，以及外源物质与细胞之间的关系等。不仅有助于许多重要细胞器的结构和功能的研究，而且有助于解剖病理学、血液学和微生物学等学科的病理诊断研究。扫描透射（STEM）模式作为 TEM 的附加配件，可以显著提高生物样品的衬度，特别是未染色的组织切片。应对此类生物样品，TEM 操作人员通常也会选择相对较低的加速电压（80kV）来增加图像的衬度，并提高清晰度。但是由于其操作的复杂性，在对细胞生物学和病理学的超微结构的研究中，还没有被广泛应用（除专业的电镜中心外）。飞纳台式场发射扫描电镜，体积小巧，具有低电压成像的优势，配备了新型的扫描透射（STEM）探测器后，可以结合扫描电镜和透射电镜的功能特点，在 15kV 的低加速电压下，就可以获得高分辨率的扫描透射成像。在观测电子束敏感的生物样品时，可以获得高成像质量图片。PHENOMSCIENTIFIC飞 纳 电 镜 飞纳 Pharos-STEM 在细胞生物学 和 病理学的应 用 一直以来，透射电镜(TEM)是观察和研究超微结构的首选工具，可用于观察整个细胞结构，包括细胞壁、细胞膜、细胞核和各种细胞器的变化，以及外源物质与细胞之间的关系等。不 仅有助于许多重要细胞器的结构和功能的研究，而且有助于解剖病理学、血液学和微生物学 等学科的病理诊断研究。 扫描透射 (STEM) 模式作为 TEM 的附加配件，可以显著提高生物样品的衬度，特别是未 染色的组织切片。应对此类生物样品， TEM 操作人员通常也会选择相对较低的加速电压 (80kV)来增加图像的衬度，并提高清晰度。但是由于其操作的复杂性，在对细胞生物学 和病理学的超微结构的研究中，还没有被广泛应用(除专业的电镜中心外)。 飞纳台式场发射扫描电镜，体积小巧，具有低电压成像的优势，配备了新型的扫描透射 (STEM)探测器后，可以结合扫描电镜和透射电镜的功能特点，在 15kV 的低加速电压下，就可以获得高分辨率的扫描透射成像。在观测电子束敏感的生物样品时，可以获得高成像质 量 图片。 以 下 为大家分享生物组织样品的制样方法以及4个使用 Pharos -STEM 拍摄的案例。(加 速电压 15kV， 工作距离 8.9mm) 制样方 式 对生物组织样品进行透射电镜成像时，制样处理过程主要包括固定、脱水处理、树脂浸润和 干燥、切片。 具体过程如下：使用2.5%的戊二醇溶液(溶解于 PH值为7.4的0.1M 碳酸钠缓冲液 中 )进行固定，固定完成后，组织样品在碳酸钠缓冲液中清洗1-2天。这个过程具体包括 使用2%四氧化饿清洗 4h，2%醋酸铀清洗 1h，醋酸钠清洗 1h；然后使用梯度乙醇和 丙酮进行脱水处理；接着按照标准配方使用低粘度环氧树脂 Spurr 进行包埋，将树脂在70℃下固化 15h；最后使用超微切片机制备 70nm 厚的组织切片，将组织切片安装在 300 目 的铜网上。接下来将具有样品的铜网放入 Pharos-STEM 中进行观测，结果如下。 案例一.被肾小囊 (Bowman's capsule) 包裹的正常肾小球 图1小鼠肾标本样品(肾小球和临近的肾血管)的 STEM 图。红色箭头处可以看到含有 红细胞的肾小球毛细血管，毛细血管被肾小球基底膜和足细胞的足突包围。 图1为被肾小 囊 (Bowman's capsule) 包裹的正常肾小球的超微结构。STEM 图显示了 正常肾小球毛细血管袢和肾小球系膜， 与 TEM 下的微观图像类似。STEM 图中的红色箭 头处清晰显示了肾小球基底膜、系膜基质、系膜胞质、足细胞足突的细节以及与基底膜毗邻 的裂孔结构。STEM 图像显示了高分辨的超微结构，图像衬度明显，可以快速捕捉到极小的 细胞变化，并快速分析感兴趣部位的微观结构。 案例二：正常的小鼠胰腺腺泡细 胞 图2正常的小鼠胰腺腺泡细胞结构 STEM 图。图中显示了酶原颗粒(Z)、液泡、线粒体 (M)、腺泡腔(L)和粗面内质网(R)。上图为胰腺星形细胞，下图为内质网的精细结构。 案例三.人类脑肿瘤组 织 图3人类脑肿瘤组织 STEM 图。图中清晰显示了细胞的超微结构特征，髓鞘轴突、线粒体 和嵴结构(M)、包含细胞间质纤维和 囊 泡的星形细胞结构(红色箭头处)。图中可以清晰 观测到细胞结构和细胞器之间的关系。 图4培养的全能干细胞的 STEM 图。晶状体上皮细胞内有大量的细胞质器，如线粒体和 卵圆形细胞核。均质的细胞外观与早期细胞分化阶段的细胞相似(数据来自 ROR1e LECs)。图中可以清晰看到晶状体的微结构，包括靠近组织周围的晶状体上皮细胞，以及与之相邻的 具有杆状细胞核的未成熟的晶状体纤维细胞，具有圆形细胞核的细胞和晶状体纤维细胞类 似。 通过以上4个案例，可以看出，使用配备 STEM 探测器的飞纳台式场发射扫描电镜，在观 察生物类样品时，在较低的加速电压下，几分钟内便可以获得高衬度、高分辨图像。 自动分析单一系统 ：2019年 --Pa r t i c leX 钨灯丝 C e B 6晶体灯丝 常规 电 镜+自 动 分析双系统 参考文 献 1. Cohen Hyams S T；Mam K K ；； Kil l ingsworth MC， 2020， 'Scann i ng electron microscopy as a new tool for diagnos t ic pathology and cel l biology’，Micron，vol. 130， pp. 102797 -102797， http：//dx.doi.org/10.1016/j .micron.2019.102797. 2. C. U.， Devi ， M. Masona， T. Cohen Hyams， M. C. Kill i ngsworth， D. G. Har m ana V.Gnanasambandapillai ， L . L i yanage and M. D. O’Connor，'A simplified method for producing human lens epithelial cells and l i ght-focus i ng micro-l enses from plur i potent stem cells'1 Experimenta l Eye Research (2020)https：//doi .org/10.1016/j.exer.2020.108317 关于作者 飞纳电镜 荷兰飞纳作为全球领先的桌面扫描电子显微镜供应商，专注于为亚微米级和纳米级应用的 成像提供解决方案。一飞纳台式扫描电镜被用于广泛的市场和应用领域，如材料科学、电 子、纳米颗粒、生物医学、纺织纤维和地质科学等。