石点冷滤定仪

当代科学技术发展的主要特征是高度分化和高度综合，分析化学也不例外。分析化学是四大化学之一，包括两大范畴化学分析和仪器分析。化学分析是指利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质的组成和含量的一类分析方法。仪器分析是以物质的物理性质和物理化学性质为基础建立起来的一种分析方法,常常需要使用比较复杂的仪器。 现代仪器分析速度快，适于批量试样的分析，许多仪器配有连续自动进样装置，采用数字显示和电子计算机技术，可在短时间内分析几十个样品，适于批量分析。有的仪器可同时测定多种组分。A2030冷滤点测定仪符合SH/T 0248，适用于测定馏分燃料包括含有流动改进剂或其它添加剂的柴油发动机燃料、民用取暖装置使用燃料的冷滤点。仪器特点**压缩机制冷系统确保达到要求的制冷深度。内置式真空泵和电子精密压力平衡系统维护吸滤压力自动平衡在设定值。自动控制冷却介质与被测试样的温差，维护降温速度受控且均匀稳定。内精密微机定时，确保判断结果的准确性。技术参数温度范围:-70～50℃分辨率：0.1℃压力范围：0～2kPa（200mmH2O）分辨率：1mm工作冷槽：单槽二浴，二浴等温测温元件：PT100(德国JUMO公司测温传感器)制冷方式：压缩机制冷（法国Danfoss）计 　时：60s 分度1s环境温度：5℃～40℃相对湿度：≤85%工作电源：AC220V±10%，50Hz功率消耗：900W外形尺寸：主 机：600mm×450mm×450mm　　　　　抽滤器：250mm×150mm×380mm重　　量：主 机：50kg　　　　　抽滤器：5kg

1.由于该试验方法为条件性试验，故过滤系统、减压系统要按标准规定组装。试验所用的烧杯、套管、过滤器等都必须符合方法标准要求。　　2.为防止堵塞过滤器，必须除去水分杂质，室温下（温度不能低于15℃），将50mL试样在干燥的无绒滤纸上过滤。　　3.根据试样预期冷滤点，按规定控制冷浴的温度　　4.注意按方法要求将温度计、过滤器安装在试杯中规定位置。　　5.测定时，要保持U形管水位压差，使其稳定在200mm±1mm。　　6.转动和关闭三通阀时，要同时启动和停止秒表，保证计时准确。并注意转动三通阀时，不能使过滤系统振荡，以防止破坏蜡结晶网。　　7.由于过滤器滤网的孔径大小直接影响试样过滤的结果，因此，过滤器的不锈钢丝网的网孔尺寸须达到45µ m（330目）。

2014年11月20日，安东帕集团旗下ProveTec公司凭借全新推出的Callisto100 冷滤点测定仪，夺得德国勃兰登堡创新产品奖，以表彰其对柴油等燃料冷滤点检测的创新方法。小巧的单机版全自动冷滤点测试仪 Callisto 100 可测量柴油、生物柴油、混合油和燃气油的低温操作性能。Callisto 100 配备了新开发的先进帕尔帖 元件概念，可连接无甲醇冷却系统。确保了冷却夹套卓越的均一性，对于正确的冷滤点值测量是至关重要以及决定性的参数。优点概览 无故障检测 操作简单且直观 高样品通量 便捷的清洁程序易于操作 使用无接触的红外检测技术可轻松检测整个过滤单元 即使移液管外壁结霜也能保证卓越的检测性能。 可从菜单中选择预置的标准测试方法，以便于立即开始测试 大屏彩色显示屏可实时显示样品和夹套的温度 抽吸和回流时间的图像信息遵循样品的温度特性 根据测试方法统计评估测试结果的最小值/最大值/平均值 自动提示温度和真空校准程序步骤 可启动自动清洁程序定制用户灵活性也适用于手动浊点和倾点测量 关于安东帕ProveTec产品事业部安东帕ProveTec产品事业部由德国Petrotest公司演变而来，它是世界著名的石油产品分析仪器专业厂家，于1873年由Mr.Berthold Pensky宾斯基先生(注：宾斯基—马丁闭口闪点仪发明人之一)创办，至今已有近140年历史。Petrotest公司于1994年荣获ISO9001质量体系认证证书，其开发研制的全自动油品分析仪具有世界先进水平，分析结果精确可靠，使用操作安 全简便。符合ASTM(美国试验与材料协会标准)，ISO(国际标准)，DIN(德国国家标 准)，IP(英国石油学会标准)，FTM(美国联邦标准)，及其它各种等小标准。在全世界拥有无法计数的广大用户。 2012年3月1日，Petrotest公司正式成为安东帕公司的全球第十七个子公司，并改名为ProveTec GmbH，A company of Anton Paar, 同时由安东帕公司全面负责Petrotest公司产品在国内的相关业务。目前安东帕ProveTec产品涵盖闪点测试、馏程测定、燃料油检测(胶质、氧化 安定性测定、蒸汽压测定、铜片腐蚀等)，润滑油测定(抗乳化性能、泡沫特性、防锈测定、摩擦磨损等)，沥青测定(软化点、延度、脆点、针入度等)，针、锥 入度测定等。依托于安东帕公司精湛的制造工艺，以及一贯的研发投入，广大石油及石化行业用户将会在今后享受到更优质的产品和服务。

日前，江苏省计量院热工所针对烃露点分析仪的校准制定了一项自编方法——《冷镜式烃露点分析仪校准方法》，利用标准气体对冷镜式烃露点分析仪实施校准。此方法为省内首个针对烃露点分析仪的校准方法，实现了从0到1的突破。 　　据了解，天然气具有低碳、绿色、低污染的特点，已成为当今新能源发展的重要方向。其中天然气运输管道相当于人体的血脉，为地区的经济发展保驾护航，为了防止“血脉”堵塞，关键指标“烃露点”的测定成为企业面临的一个严峻问题。天然气中烃露点高时，会导致管道堵塞、设备腐蚀和生产中断等一系列问题，给企业带来了严重的经济损失和安全隐患。 　　广东阳江海陵湾液化天然气有限责任公司的负责人说：“目前市面上出现了很多类型的烃露点分析仪，尽管仪器功能正常，但其准确性却没有数据证明，这对于天然气管道运输的安全有着巨大的隐患，我们心里没底啊。” 　　面对社会企业安全生产的需求，江苏省计量院计量检定工程师积极探索检验检测校准新领域，努力填补技术空白，这一自编方法成为省内计量机构的领先之举。在能源转型的背景下，此项天然气烃露点分析仪的校准方案将为企业提供夯实的技术支撑，进一步助推社会企业的安全发展。

便携式精密冷镜露点仪露点测量中需注意的问题：　　露点仪通常在大气环境下存放和使用，由于环境空气中的水分含量极高，可达数千到数万×10-6 V/V（体积分数），从而给露点测量操作造成了很大的困难，使得露点测量结果往往发散性比较大。要使测量数据准确可靠，除了保证便携式精密冷镜露点仪具有良好的性能外，还必须注意下面几个问题：　　（1）气路系统应具有良好的密封性，以防止外界环境空气中的水分渗入气路系统中，影响测量结果；　　（2）如果被测气体将直接排入大气，则应考虑大气中的较高含量水分在浓差作用下向测量系统内部反向扩散的问题。常用的方法为在仪器排放口连接一段适当长度的管子，其长度和管径以不会造成背压，影响测量腔的压力为准；　　（3）测量取样管路应尽量短，并避免在管路上有较多的阀门和接头以避免造成死角，从而减少可能的干扰；　　（4）便携式精密冷镜露点仪所使用的管道和测量腔室应选用憎水性强的材料，不锈钢是较好的选择，其次为聚四氟乙烯、铜和聚乙烯等，应尽量避免使用尼龙或橡胶材质的管道进行露点测量。此外，管道和腔室内壁应尽量保证光洁干净。

仪器信息网讯 2015年5月29日-6月2日，&ldquo 2015全国生物医学农林电镜技术研讨会暨生物电镜前沿技术培训班&rdquo 在浙江大学举行。本次会议特别邀请了国内外知名专家教授和电镜工作者讲授生物电子显微镜技术的最新发展，交流生物样品制备和应用方面的技术经验，并安排部分学员参加实验操作及演示。 　　上海同济大学生命科学学院祝建教授作了题为&ldquo 关于原位冷冻电镜技术的一点想法&rdquo 的报告。 祝建教授 　　祝建介绍说：&ldquo 冷冻电镜技术可以分为单颗粒冷冻电镜技术和原位冷冻电镜技术。其中单颗粒冷冻电镜技术目前国际上做了许多工作，近来也比较火。近年来，我国为了开展这方面工作，购置了许多相关的高端仪器设备。该技术需要将细胞内的活性蛋白分子提纯后在体外分析，但是在体外做的不错的结构最终还需要到体内去验证，如在体内蛋白质是否也是按照相应的结构来执行功能。所以这方面的工作还需要进一步深入。&rdquo 　　祝建表示，原位冷冻电镜的最终目的是研究大分子的结构、功能和机制统一的问题，从而解释生命现象。原位冷冻电镜技术包括冷冻固定、超薄切片，再加上电镜分析、数据采集、三维重构等。冷冻固定可以分为快速冷冻和高压冷冻。高压冷冻技术就是为了使组织的冷冻成为可能而问世，可以冷冻200&mu m厚的样品。而快速冷冻技术只能冷冻30&mu m厚的单细胞层。从冷冻速度来看，快速冷冻的速度稍快一些。 　　祝建说：&ldquo 目前，国内购买了多台高压冷冻仪。其实并不是所有的样品都适合高压冷冻，大组织块、一定厚度的样品用高压冷冻最好，其他的单细胞样品用快速冷冻一样能达到很好的效果，而且快速冷冻技术更简便。&rdquo 　　&ldquo 冷冻固定之后，如果在冷冻电镜下分析需要与冷冻超薄切片技术相结合。如果在常温电镜下分析，则还需要冷冻置换、包埋、切片等步骤，现在买高压冷冻仪的单位基本都是要和冷冻置换结合起来。冷冻置换是冷冻固定之后非常必要的低温脱水技术，脱水过程中脱水剂中所含有的固定成分还将在合适的低温温度下对样品进行二次固定。如果要减少样品收缩，则需要快速冷冻固定，慢慢脱水。&rdquo 祝建说道。 　　另外，祝建还谈道：&ldquo 原位分析的另外一种途径是标记，通过标记实现定位、定性、定量分析。因为我们无法看到一些结构细节和大分子，所以用抗体来标记连接我们能看到的荧光分子或金颗粒来实现间接原位分析。&rdquo 　　最后，祝建总结说，在实际应用中，要根据样品的特点，从快速冷冻、高压冷冻、冷冻置换、超薄切片、冷冻超薄切片、离子束切片等制样技术中选择合适的组合方法来制样。还有我们要考虑将原位冷冻电镜与单颗粒冷冻电镜结合起来获取有效的分析结果。 撰稿：秦丽娟

便携式精密冷镜露点仪SDW-106介绍 便携式精密冷镜露点仪SDW-106是采用光电检测技术，将不同水份含量的气体在不同温度下的镜面上会结露，检测出露层并测量结露时的温度，直接显示露点。广泛应用于气象、电力、冶金、石化、电子、纺织、医药、食品、空调、航空航天等领域，对氮 气，四氟化硫气体露点测量。 功能特点 • 测量精度高，分辨率0.01℃，最佳的测量重复性0.1℃。• 采用四级制冷技术，制冷能力强，可达到 -60℃。• 采用液晶屏显示，可以显示露点温度、 μl/L值、平衡过程曲线、气体流量等参数， 操作方便。• 具有智能判断和故障自诊断提醒功能，如气体流量不合适、光能量偏低、测量结果未到达平衡报警等。• 采用帕尔帖致冷，风冷散热，体积小巧。• 采用耐腐蚀管路，可测量腐蚀性气体。• 采用数字模糊控制技术，平衡稳定时间短，测量只需要3～5分钟。 技术参数测量范围： (0 ～ -60) ℃ （环境温度10℃）分 辨 率： 0.01℃精度： 0.2 ℃平衡时间： 3～5分钟气体流量：（15～60）L/h气体压力： 10mbar～10bar（1kPa～1MPa）显示： 彩色液晶显示环境温度：(-20 ～ +50)℃ 环境湿度： 最大90%相对湿度，无凝结电源电压： AC 220V±10% 50Hz±10%功率：≤ 70W外形尺寸： 320mm×300mm×190mm重量： 7kg 注意事项1. 测量前最好用高纯氮气吹扫15分钟，此时调节流量调节阀在30L/h以保证后续测量准确度。2. 测量前在 “设置”界面查看“光能量”栏， 显示在（99 ~100 ）区间内。 创新点： 便携式精密冷镜露点仪SDW-106是采用光电检测技术，将不同水份含量的气体在不同温度下的镜面上会结露，检测出露层并测量结露时的温度，直接显示露点。广泛应用于气象、电力、冶金、石化、电子、纺织、医药、食品、空调、航空航天等领域，对氮 气，四氟化硫气体露点测量。 功能特点 • 测量精度高，分辨率0.01℃，最佳的测量重复性0.1℃。 • 采用四级制冷技术，制冷能力强，可达到 -60℃。 • 采用液晶屏显示，可以显示露点温度、 μ l/L值、平衡过程曲线、气体流量等参数， 操作方便。 • 具有智能判断和故障自诊断提醒功能，如气体流量不合适、光能量偏低、测量结果未到达平衡报警等。 • 采用帕尔帖致冷，风冷散热，体积小巧。 • 采用耐腐蚀管路，可测量腐蚀性气体。 • 采用数字模糊控制技术，平衡稳定时间短，测量只需要3～5分钟。

近日，约克仪器推出自研全系列冷镜露点仪，并即将在江苏省南京市召开的2022中国国际计量测试技术与设备博览会上亮相问世。 约克仪器是一家从事各类仪器仪表研发、生产、销售、校准与维修服务的高科技公司。自1992年起，经过30年来不懈努力，先后经历了引入国外先进工业级露点仪设备、国内不同行业领域技术普及、实现自研系列产品成功落地等不同发展阶段。为响应国家科技兴国的号召，约克仪器从2010年起，在四川省成都市组建产品自研团队。 厚积之茧，羽化成蝶。经过10年来不断的攻坚克难，终于有所突破，现今约克仪器隆重推出国产全系列冷镜露点仪产品。其分别为：DM9200投入式冷镜露点仪、DM9600便携式冷镜露点仪、DM9700冷镜精密露点仪、DM9800冷镜精密露点仪、 冷镜精密露点仪的工作原理非常精妙。利用热电制冷器冷却露点传感器的镜面，使气体中水蒸气在露点传感器的镜面上冷凝为露或霜，再由光电系统自动控制平衡，使镜面上的露或霜与气体中的水蒸气呈相平衡状态，通过铂电阻温度计准确测量镜面上露层或霜层的温度，从而获得气体的露点温度。约克仪器冷镜露点仪产品以微处理器为核心，采用冷镜传感器为测量单元，具备先进的传感器信号采集处理技术，智能化数据分析及运算方式。因此，约克仪器冷镜露点仪产品具有灵敏度高、响应速度快、精度高、抗交叉干扰、信号稳定等众多优良特点，适配于多种行业，多种领域，并可以为其提供完整、快速、准确的露点测量分析解决方案。YKDC220露点检定系统。本次推出的DM9800为我司**旗舰级计量标准冷镜露点仪产品DM9800产品功能特点：露点传感器测量范围-90～+20℃；露点精度高达±0.1℃（0.18℉）；原始露点测量，精确无漂移；19寸机柜标准6U机箱，方便集成安装；配备9.7寸LCD触摸显示屏，显示直观，内容丰富；图文引导式UI界面，支持中英文切换功能；可选多参数显示，多单位任意切换；USB通信，标准Modbus-RTU协议；自主研发的专用智能算法，高精度，高重复性；3通道模拟输出，多种电信号输出可选；可选前置过滤器、热敏打印机；支持*大32GB数据SD卡存储功能；完善的用户端PC软件。 让我们相约收获的九月，相约在金陵，期待中国国际计量测试技术与设备博览会的顺利开展，共同见证国产自研冷镜露点仪系列产品的展现，共同见证约克仪器三十年在湿度测量领域的发展历程。

2015-08-22中铁一局污水厂使用格雷斯普品牌固定冷藏式自动水质采样器 中铁一局下属污水厂，2013年9月采购了一批北京市格雷斯普科技开发公司生产的固定冷藏式全自动水质采样器，（也称之为：等比例采样器）用于中铁威特水务经开区污水厂以及马沟污水厂的进出水口采样，一天24小时，每两个小时采集140ml水样，至今在良好运行。 北京市格雷斯普科技开发公司总经理赵亚旗先生对用户进行了现场走访，了解用户的使用情况，以及对水质采样器进一步的使用需求。同行的有一位卖过多个公司水质采样器的经销商说：“一般固定冷藏式的采样器用半年之后，都会出现管路堵塞，压缩机不制冷，仪器下半部分腐蚀生锈，我专门趴下面看了看，格雷斯普生产的采样器统统没有这些问题，在每天都使用，并连续用了2年，能保持这个状态，不简单“。以下是使用现场：出水口采样现场进水口采样现场进水口采样管安装位置实验室用便携式水质采样器--BC-2300型 做为国内第一台全自动水质采样器的生产厂家，至今格雷斯普公司专注水质采样器系列产品的研发、生产、销售已有23年的时间，时间让格雷斯普公司在产品的技术，质量以及售后上有很多的成长和沉淀。因为专注，所以专业。选水质采样器，请指定“格雷斯普”公司，一定让您用的顺心，放心，安心。做世界精品 以精品强国北京市格雷斯普科技开发公司1992年始创国内首台全自动水质采样器

美国Edgetech冷镜露点仪Dewmaster型号最常用于桌面配置，也可用于机架安装、面板安装和NEMA4配置。根据应用程序所需的最低露点，该系统可与各种冷却后视镜传感器结合使用。冷却后视镜传感器有两级或三级配置，标准主体或耐化学性，通过流通或插入探头取样，以及选择镜结构以实现化学兼容性。冷镜露点仪Dewmaster还可以容纳精确的温度探头和压力传感器。温度测量提供计算相对湿度%、湿球和干球单位所需的信息。压力测量提供计算ppmv、ppmw、gr/lb、gr/kg和其他湿度测量值所需的信息。美国Edgetech冷镜露点仪Dewmaster在手套箱工艺的应用冷镜露点仪Dewmaster手套箱选项1：手套箱或隔离室环境控制在特定含水量或以下。冷镜露点仪Dewmaster与任何S系列或X系列传感器耦合，这取决于所需的最低露点测量。可添加压力传感器，将露点转换为ppmv，用于微量 水分测量。使用S或X传感器时，必须使用高纯度泵通过冷却后视镜传感器从手套箱中提取样品， 然后返回手套箱大气中。美国Edgetech冷镜露点仪Dewmaster在手套箱工艺的应用冷镜露点仪Dewmaster手套箱手套箱选项2：作为替代方案，可以使用DX，也可以使用表面安装选项将其安装在手套箱中，或者通过手套箱的侧壁安装。DX可以配置气压，因此露点可以转换为ppmv（最低点约为100 ppmv）。发动机试验：测量内燃机或燃气轮机（柴油、天然气、汽油）的进气含水量。含水量影响发 动机内的燃烧，在计算燃烧效率时必须加以控制或考虑。发动机测试单元用于汽车性能测试、发动机设计、越野车测试、润滑油测试、催化转化器测试、船用发动机 由于冷镜露点仪Dewmaster 非常易于使用和操作（且成本较低），我们更换了GE湿度计以及其他几家制造商。通常，s2或s2sc传感器与patinum（max）反射镜一起使用。美国Edgetech冷镜露点仪Dewmaster在手套箱工艺的应用冷镜露点仪Dewmaster配有完整的功能显示屏，显示测量参数、光学性能和操作状态/警报信息。在功能上，Dewmaster提供自动平衡循环（ABC）、可编程平衡循环（PABC）、手动平衡循环（MABC）、实时时钟（带日期）、C或F中的测量值、可缩放的电压和电流输出、RS232、两个可编程报警、用于后视镜温度超控（加热和冷却）的控制伺服、一年保修和说明。手册。可选温度探头和压力传感器可用于%rh、at、ppmv和压力。*需要选择冷却后视镜传感器。美国Edgetech冷镜露点仪Dewmaster在手套箱工艺的应用传感器选项：Dewmaster有几种类型的冷镜传感器、温度传感器和压力传感器。对于露点测量，可配置标准S系列流经冷却镜传感器（铝体）、X系列耐化学性-低露点冷却镜的流量。传感器（SS主体），或D系列插入探头式冷却后视镜传感器。最常见的配置是将Dewmaster与S2或S3系列冷却后视镜露点传感器耦合。标准显示器配置将以°C或°F显示露点。如果要以ppmv显示含水量，则需要添加压力传感器选项。添加此项后，将根据露点和压力信息计算ppmv。添加压力传感器选项后，Dewmaster将以°C或°F、ppmv和psia或bar显示露点。S系列：最常见的选择是将Dewmaster与S系列冷却后视镜露点传感器耦合。S系列传感器主体由铝制成，设计为流经采样系统的流体。样品气从工艺点抽取，并通过样品入口/出口（1/4英寸压缩装置）处的S系列冷却后视镜传感器引导。根据所需的露点，您可以从s2、s2sc或s3传感器中选择。s2和s2sc采用2级TEC（热电冷却器）热泵将热量从技术控制系统中排出。S系列传感器的热量通过铝体散发，并对流到周围的环境空气中。s2sc和s3传感器配有风扇，可以更有效地从铝体中吸热。使用该热交换系统，s2（无风扇）可形成60°C的凹陷，s2sc（包括风扇）可形成65°C的凹陷，s3（包括风扇）可形成85°C的凹陷。S系列传感器的一个独特特点是辅助冷却液端口。如果您想比使用标准环境空气热交换更有效地将热量从传感器中吸走，冷却液可以通过辅助端口。根据冷冻液体的温度，你可以获得更大的压降（最多可达10℃。低压是温度与周围气温偏差的绝对值。通过螺钉盖可以清洁后视镜。美国Edgetech冷镜露点仪Dewmaster在手套箱工艺的应用更多进口冷镜露点仪、美国Edgetech冷镜露点仪、Dewmaster露点仪、手套箱露点仪、美国露点仪、高精密露点仪资料请致电英肖仪器仪表（上海）有限公司1⃣ ️ 7⃣ ️ 3⃣ ️ 1⃣ ️ 7⃣ ️ 6⃣ ️ 0⃣ ️ 8⃣ ️ 3⃣ ️ 7⃣ ️ 6⃣ ️ 获取。

在适当的时候结束初级和次级干燥步骤是提高冷冻干燥过程效率的一个关键方面。使用压力作为终点判定标准是确定这两个冻干步骤终点的一个很好的方法。下文中会描述原理和相关的工具来进行压差测量。文中的实验数据对建立最合适的终点标准时会起到作用。上周末我和一群朋友去山里徒步旅行。我们走了几个小时，午饭时间到了一间小屋。此时，我们已经完全没有体力活动和呼吸新鲜的空气了。我们坐下来，点了很多好吃的东西，然后开始把自己弄得傻乎乎的。当我发现肚子里有压力和疼痛时，我才停下来。我的胃不舒服地扩大了我徒步旅行短裤的腰围，并成为这个午餐时间暴食的一个明显的终点标准。当我坐在那里，试图消化和准备继续前行时，我陷入了沉思。老实说，每当我陷入思考的时候，我通常都在想着实验室。当我感觉到胃里的压力逐渐减轻时，我回想起的不仅是一顿丰盛的饭菜，还意识到压力对于判定终点非常有帮助。我在之前已经讨论了冷冻干燥后使用温度来确定次级干燥步骤的终点。在这里，我想给您介绍一个基于压力差的替代方法。冷冻干燥事实上，压力差测试是一种非常好的无损终点检测方法，用于确定初级或次级干燥阶段的结束。该技术使用两种不同的压力计，一个皮拉尼传感器和一个电容压力计。皮拉尼传感器的工作原理是气体的热导率随压力变化。压力计用一根细导线悬挂在气体中，用电流加热来测量压力。在高压下，由于周围气体分子与金属丝的高碰撞率，金属丝将热能损失给气体。这一原理如下图所示。当真空降低时，气体分子的数量和周围介质的导电性一起减少。然后，媒介开始慢慢失去热量。由于这一过程依赖于气体分子的热导率和气体成分，皮拉尼传感器只能在其校准条件下显示正确的压力，而校准条件通常设置在纯氮或空气环境中。除了皮拉尼传感器外，电容式压力计还用于独立于气体成分测量压力。对于这种类型的压力计，电容信号的差异是由压力计内部的物理变化产生的，而不是气体性质的变化。因此，用电容式压力计测量压力与气体成分无关。如果您像我一样，您可能会想知道这两种工具在这种终点确定中是如何协同工作的。在冷冻干燥过程中，由于冰的升华，干燥室内的气体几乎完全由水蒸气组成。样品干得越多，气体成分的变化就越大。水蒸气被氮气或空气代替，直到干燥过程结束时，室内气体只含有纯氮气或空气。由于水蒸气的热导率比氮气的热导率高约 1.6 倍，皮拉尼压力计在纯水环境中的测量偏差约为 60%。皮拉尼压力计和电容式压力计只能在样品干燥后测量相似的压力，并且室内气体的成分主要是纯氮或空气。因此，当到达终点时，两个工具显示的压力相同。下图以图形方式描述了该过程。重要的是，压力波动阻止了这两种测量工具之间的差异达到零。一个合适的终点标准应高于压力波动引起的差值。该值还应足够低，以确保在切换到下一个冻干步骤之前，两个显示压力之间的差异在给定的时间内最小。听起来很简单。但是如何真正建立一个合适的终点标准呢？为了找到合适的压差，我们使用测试方案进行多次测试：我用甘氨酸溶液（去离子水中 5%W/V）作为试验溶液。将溶液在 -40°C 下冷冻 24 小时以上，并在冷冻干燥机上以 0.3mbar 的压力进行干燥。重要的是，在每次冻干循环之前，应进行真空试验，以校准皮拉尼压力计。此步骤是强制性的，以确保皮拉尼压力计在干燥阶段前后显示正确的压力。为了找到一个合适的终点标准，我以不同的压差作为终点标准进行了多次试验。当隔板的温度与样品的温度一致，两个压力计的压力合并时，终点检测成功。结果如下图所示：上图所示为压差为 0.05 mbar 的结果，中间图为 0.03 mbar，底图为 0.025 mbar 作为终点标准。在达到终点标准之前，压差至少保持 60 分钟。隔板温度用黄线表示，样品温度用红线表示，干燥箱压力用绿线表示，皮拉尼压力计在初级干燥（白色阴影）和二级干燥（灰色阴影）上用蓝线表示。同时显示达到压力（黑线）和温度终点标准（黑色虚线）的时间，以及该点相应的温度和压力差。结果表明，只有在压差为 0.025mbar 的循环中，压力曲线和温度曲线在切换到二级干燥之前同时合并。在 0.30 mbar 的设定压力下，0.025 mbar 或更小的压差保持 60 分钟以上可被视为合适的终点标准。对于简单的甘氨酸溶液来说，这没问题，但是对于那些需要二级干燥的更具挑战性的样品呢？嗯，我决定用美味的草莓进行冷冻干燥实验。草莓在 -40°C 下冷冻 24 小时以上，并在 0.3 mbar 的压力下冷冻干燥，初级干燥时隔板温度为 25°C，二级干燥时为 40°C。选择 0.025mbar 的压差作为终点标准。最大的草莓带着一个热电偶，这样样品的温度就可以与隔板温度相比较。上图显示了整个冻干循环，下图显示了二级干燥步骤的截取图。隔板温度用黄线表示，样品温度用红线表示，干燥箱压力用绿线表示，皮拉尼压力计用蓝线表示。图中的白色阴影表示初级干燥，而灰色阴影表示二级干燥。同时还显示了达到终点标准（黑线）的时间以及该点对应的温差。另，下图中的顶部线显示 37 小时后到达终点。此时，温度曲线和压力曲线在循环转换为二级干燥之前同时合并。在草莓的二级干燥过程中，当隔板温度升高（下图）并开始蒸发时，皮拉尼压力计出现一个明显的峰值。当使用温度测量来确定终点时，通常会忽略这个峰值，这表明了比较压力测量可以用于评估具有挑战性的样品的终点标准。我想指出的是，一个合适的终点标准是高度依赖于冷冻干燥循环中的干燥箱室压。这是因为干燥阶段的压差不是绝对的，但始终是在 60% 的室压下。因此，如果冷冻干燥方法的干燥腔室压力发生变化，则需要重复实验过程寻找适当终点标准。二级干燥阶段的终点标准也应适用。在这里，最大压差通常不会达到干燥箱压力的 60%，因为样品中只剩下小部分水。与一级干燥相比，考虑较小的压差可能是有必要的，压差需要持续较长的时间，作为二级干燥的终点标准。这种方法也应该首先通过测试运行来验证。抱歉，我要去吃午饭了。这一次，我将尽量保持我的腹部和裤子之间的压力差达到最小。希望您能对更多的冻干和色谱知识保持渴望，并继续通过步琦学堂满足您的胃口。下次见！扫描左侧二维码可直接拨打电话联系我们或直拨：400-860-5168 分机号：0728仪器信息网认证，请放心拨打

冷阱介绍 冷阱(cold trap；condensate trap)是在冷却的表面上以凝结方式捕集气体的阱，置于真空容器和泵之间，用于吸附气体或捕集油蒸汽的装置。 冷阱 冷阱结构示意图 冷阱与真空泵联接示意图 冷阱作为一种冷却装置，可以通过冷凝温度的设置捕获特定气体分子；也可以通过低温，将冷凝点温度高于冷阱温度的气体分子进行冷凝。冷凝可以对气体起到分离的作用。冷阱的类型 根据冷阱的降温方式不同，冷阱一般分为两种类型，内嵌式和分体式。 内嵌式，是冷阱与制冷机集成为一体，制冷机通过冷媒对冷阱进行降温。内嵌式冷阱的温度受制于制冷机器的限制，普通内嵌式冷阱温度一般高于-50℃，超低温内嵌式冷阱可以达到-100℃以上；分体式冷阱，冷阱自身没有冷凝能力，需要依靠外部能量用于其降温如：冷水机，干冰，液氮等。 内嵌式冷阱 分体式冷阱冷阱在真空操作中的重要作用1，提高真空效率 真空室中的油气和水汽，靠冷阱的低温使其冷凝成液，减少对真空度的影响。冷冻真空干燥是常见的干燥方法，以1g冰为例，在0.1Torr时产生可以产生10000L水汽。干燥箱内的水分将产生数量巨大的水汽。这些水汽如果仅靠真空泵来排除，真空泵的工作效率将会降的极低。冷阱的低温可以将水汽在冷阱部位直接凝结，从而极大提高真空泵的工作效率。 这就是低温干燥箱，低温离心浓缩仪都要配备冷阱的原因。2，减少腐蚀性气体对真空泵的影响 抽真空体系中，经常会有腐蚀性试剂的存在。腐蚀性试剂在抽真空过程中会转化为气体分子通过管路流经真空泵排入大气。腐蚀性气体在流经真空泵时，可能会对真空泵造成永久性损伤，如：酸性气体会腐蚀真空泵的金属部件。腐蚀性气体经过真空泵的排气口，如果直接排入大气，也会对空气造成污染。 使用冷阱可以将腐蚀性气体在进入真空泵之前，被有效的冷凝收集，降低腐蚀性气体对真空泵的损伤。WIGGENS 冷阱 WIGGENS有内嵌式和分体式冷阱提供，内嵌式冷阱提供最低-70℃的冷阱温度。分体式冷阱使用更灵活：1，与制冷循环器（冷水机）联用。 可以根据温控的需要，调节制冷循环器的温度，直接控制冷阱温度。此方式使用，有内嵌式冷阱的优势，不需要外加干冰或其他冷媒。并可以根据需要自由调节温度，适合需要特定冷凝点要求的溶剂冷凝需要。2，加入干冰或液氮进行制冷。 支持使用干冰（-78.5℃），液氮（-196℃），作为冷媒进行对冷阱进行制冷。如果是长时间使用冷阱，WIGGENS有专用的液氮液位保持系统，只需要储藏液氮罐中有液氮，就可以长久的维持冷阱中的液氮量，适合长时间连续冷凝操作。 通过合理的使用冷阱，有助于提高真空泵利用效率，延长真空泵使用寿命，增加溶剂回收，减少环境污染等。 节能、环保、绿色真空操作的理想伴侣 — WIGGENS冷阱，有多种型号和规格供您选择。欢迎垂询WIGGENS，我们将为您真空操作，提供最佳冷阱推荐选择。

p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/a4cc259e-86ae-4589-aded-d029229b54b2.jpg" title=" 5ac7656ef6ea49a0916762d34772761a.jpeg" alt=" 5ac7656ef6ea49a0916762d34772761a.jpeg" style=" text-align: center max-width: 100% max-height: 100% " / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-align: center text-indent: 2em " 第十届中国国际科学仪器及实验室装备展览会上，一款国产显微镜。视觉中国供图 /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/46e98887-8f64-455d-98b6-a340176c23c8.jpg" title=" f4613cb4d14044928e514152c109f3e1.jpeg" alt=" f4613cb4d14044928e514152c109f3e1.jpeg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-indent: 2em " 中科科仪生产的扫描电镜可以观察癌细胞。中青报· 中青网记者 杨杰/摄 /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/b4770ce0-a886-4f2e-8e06-6035d8a9dd48.jpg" title=" 6c0d1fb5304b4347818bcb6f6a0b1e04.jpeg" alt=" 6c0d1fb5304b4347818bcb6f6a0b1e04.jpeg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-indent: 2em " 第十五届南京国际教育装备科学仪器展览会开幕。视觉中国 /span span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-indent: 2em " 供图 /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 550px height: 366px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/3aa63353-cb5e-4e72-8e4a-268c065c525f.jpg" title=" 773b7ed3ceae4b3fb85f4340f281fe29.jpeg" alt=" 773b7ed3ceae4b3fb85f4340f281fe29.jpeg" width=" 550" height=" 366" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-indent: 2em " 第十四届中国科学仪器发展年会上的展商。受访者供图 /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 550px height: 367px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/409ae455-7435-4cd0-b473-cb3d8bb7bea8.jpg" title=" bc9db2f2488e4b1a828cb786dec609e3.jpeg" alt=" bc9db2f2488e4b1a828cb786dec609e3.jpeg" width=" 550" height=" 367" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-indent: 2em " 9月，第十四届中国科学仪器发展年会在天津举行。受访者供图 /span /p p style=" text-indent: 2em " 做实验的科学工作者把科学仪器称作“吃饭的家伙”“研究的拐杖”。 /p p style=" text-indent: 2em " 它娇贵，北京16号线地铁修建时，特意绕开北大精密仪器楼。 /p p style=" text-indent: 2em " 它能干，追求极致的性能。拿一张沾着有机溶剂的试纸擦一下苹果表面，能准确地测出是否有农药残留，像在一麻袋红豆中，一眼找到一颗绿豆。全国最大的蔬菜种植基地山东寿光，借助质谱仪，20秒就能一次性筛查200多种农药。 /p p style=" text-indent: 2em " 它能从10公斤面粉里找出1克毒品，能把一根头发分成6000万份后还能看清& #8230 & #8230 科学仪器触摸到人力不可及的角落。激光干涉仪可以检测几亿光年外黑洞运行中产生的引力波；电子显微镜可以重构分子和原子级别的真实形态，科学仪器能抵达遥远和渺小的未知世界。 /p p style=" text-indent: 2em " 科学仪器不会直接改变世界，但常能引发科学研究的重大突破。在2019年以前的诺贝尔奖中，72.6%的物理学奖、81.1%的化学奖、95.5%的生理学或医学奖都是借助尖端科学仪器完成的。 /p p style=" text-indent: 2em " 1991年，年夫顺要造一件他从没见过的科学仪器。 /p p style=" text-indent: 2em " 那时他29岁，小孩刚出生，还被叫做“小年”。在安徽蚌埠的偏僻角落里，他和几个刚毕业的研究生穿朴素的工装，脑袋里装的是怎么造出世界上最先进的微波矢量网络分析仪。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 现代生活的“物质法官” /strong /p p style=" text-indent: 2em " 科学仪器就像我们身边“陌生的熟人”，无时无刻不在影响我们的生活。2019年，我国710万台检验检测设备，每天源源不断地生产出144万份报告。 /p p style=" text-indent: 2em " 9月16日，在第十四届中国科学仪器发展年会上，来自公安部的工程师展示了借助质谱仪办案的过程。质谱仪是当今最具发展前景的科学仪器之一，如一座看不见的天平，它利用电场、磁场将运动的离子按质荷比进行分离和检测，可以快速鉴定出样品中化合物的分子量和结构性质。9位科学家因为质谱获得过诺贝尔奖，2008年北京奥运会的兴奋剂检测、南北极科考都用到了质谱仪。 /p p style=" text-indent: 2em " 公安部的工程师每个月有20天驻扎在云南，用质谱仪检测行李箱包、轮胎设备，寻觅毒品痕迹。因为高灵敏性，它能在吸毒者摸过的东西上检测出毒品，不需要跑实验室，现场快速定性。警察还曾在烧水壶的夹层里发现毒品，在看似无恙的水里发现溶解的冰毒。 /p p style=" text-indent: 2em " 一种叫做检漏仪的科学仪器如其名，检测“漏气”。1971年，中科院科学仪器厂研制出一款国产检漏仪，曾为毛主席的水晶棺检漏。在科学仪器中，灵敏的氦质谱检漏仪能检测出打火机最细微的泄漏，细微到何种程度？漏完一整个打火机需要500万年。 /p p style=" text-indent: 2em " 泄漏是航天的大敌。1986年，美国“挑战者”号航天飞机在升空73秒后爆炸解体，7名宇航员罹难。事故的原因就是一个不起眼的密封圈失效，引起泄漏，最终导致美国宇航局也是人类太空探索史上沉重的悲剧。 /p p style=" text-indent: 2em " 中国仪器仪表学科奠基人王大珩院士曾说：“仪器仪表是工业生产的‘倍增器’，科学研究的‘先行官’，现代生活的‘物质法官’。”在如此重要的高端科学仪器领域，中国并非强国。 /p p style=" text-indent: 2em " 2018年，美国化学会旗下的《化学化工新闻》发布了全球仪器公司榜单，在前20家公司中，有8家是美国公司，7家来自欧洲，5家公司位于日本。中国企业没有入选。“按照仪器的销售额来算，前50都没有中国企业。”年夫顺说。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺是中国电子科技集团第41研究所首席科学家，“小年”如今已经成了“老年” ，头发不可避免地变成花白。他是中国仪器仪表学会的会员，也是科技部“十三五”科学仪器专家组的组长，很多时候，他需要站在国家层面统筹。 /p p style=" text-indent: 2em " 我国是科学仪器进口大国和贸易逆差国。中国仪器仪表学会的资料显示，2016年进口仪器仪表449.6亿美元，仅次于石油和电子元器件，是第三大进口产品。从2018年和2019年的海关数据来看，科学仪器整机进口额是出口额的4-9倍，如果出口量有鼠标那么大，进口量就相当于是键盘。 /p p style=" text-indent: 2em " 国家市场监督管理总局认可与检验检测监管司曾对31个省级生态环境监测机构的检测仪器进行摸底，国外设备占总值的86.8%。 /p p style=" text-indent: 2em " 越是高端，越依赖进口。价值200万元以上的质谱类、电子束类和X射线类设备，国内市场在2014年到2019年购置了3000多台，其中进口的设备占96%以上。 /p p style=" text-indent: 2em " 2018年12月的深夜，北大核磁中心里，白雾从一台800兆赫兹谱仪的液氦充填口中喷出，伴随尖锐声响。仪器进口自国外一家垄断企业，之后的售后服务并不能让人满意，北大核磁中心发布公开信维权，加入声讨队伍的用户越来越多。 /p p style=" text-indent: 2em " 清华大学精密仪器系博士生王宇晨很能体会这种感受，“维修仪器、备用件的开销很大，我们都小心翼翼地用，避免用坏。”他使用的仪器是一台质谱仪，日常用于物质的化学成分分析，大型质谱仪的体积像个大号的双开门冰箱，“如果把仪器当成一个人的话，它可能是研究生生涯中你接触时间最长的一位，很熟悉怎样让它保持好的工作状态。”他每周要擦几次表面。 /p p style=" text-indent: 2em " 年轻的王宇晨正沉浸在与仪器打交道的乐趣中。“一台仪器，具象的东西摆在那，你通过不断探索它的内部性能，让它发挥最大的用处，这是工程师该做的事，比较酷。” /p p style=" text-indent: 2em " 但有时这种探索不得不因为进口仪器昂贵的维修费用而止步。“我们会避免相对危险的操作，比如这台仪器加10个分子不会因短路而失效，而加1万个一定会短路，那我们在实验中能不能加500个分子？加1000个呢？到底还能加多少？不敢尝试。” /p p style=" text-indent: 2em " 进口科学仪器自改革开放后涌入中国的高校、科研院所和检验机构，像越拉越长的影子覆盖国内市场。目前，国产龙头企业占国内市场的比例只有一成，另外的蛋糕大多被美、德、日抢占。 /p p style=" text-indent: 2em " 如今，国际形势冷暖骤变，人们开始意识到高端科学仪器依赖进口存在风险。 /p p style=" text-indent: 2em " 一些企业已经开始在国产仪器中寻找备份，一家国产仪器厂今年上半年的销量比去年整年都多。对国产仪器来说，这是一个机会、勇气、动机合而为一的时刻。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 一个国产仪器的诞生 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 上个世纪90年代初，“小年”刚来41所几个月，一天突然被叫到所长办公室，一屋子的中层以上干部，年夫顺有点吃惊，听到后来才明白，一个仪器的核心部件，国外突然“断供”，所里临时决定成立攻关小组。年夫顺是学电磁场与微波技术的，被抽调来，与一位结构设计人员和工艺设计人员组队，每个星期汇报进展。一年时间，问题被解决了。 /p p style=" text-indent: 2em " 如今，3人的攻关小组已经发展至三四百人，仍保留着一周工作六天半的传统。那时，在一层楼大的开间里，做实验、办公、设计都在一起，每天晚上加班到11点。 /p p style=" text-indent: 2em " 接到制造微波矢量网络分析仪的任务时，年夫顺只有5年时间。“一切从零开始。”他没见过这种仪器，一次，听说在上海搞展览，年夫顺和同事赶了过去。在一家五星级酒店，他们围着这台比人高的仪器看了又看。不记得一共看了多少次，一旁的工作人员都好奇了，问他们是哪个所的。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺还在国家专利局待了一个星期，把所有国外公开的相关专利都看了个遍。那时专利的摘要保存在缩微胶片上，他得借助机器一行行地看，最终收集了厚厚一摞，作为设计的参考。 /p p style=" text-indent: 2em " 但国外的专利只提供不同点位上的火花，如何把他们连起来，年夫顺和同事们还是一头雾水。“心里没底，不知道会遇到啥问题，吃饭睡觉都在想，着了魔似的”。仪器的科学原理摆在那，有时尝试摸了很多次，就是摸不着。一个刚来的研究生被安排做压控振荡器，做了两年没做出来，人走进死胡同。“科研就是这样，方向走不对，一两年白费。” /p p style=" text-indent: 2em " 2002年诺贝尔化学奖得主田中耕一有几年的时间都在重复练习失败。他只有本科学历，沉默寡言，是仪器公司里最本分的那种职员，连科学家都算不上。他的工作是将几百种不同辅助介质涂在质谱仪上，测试哪一种信号高，并将这个过程重复几千遍几万遍。 /p p style=" text-indent: 2em " 他最终能得诺奖还是因为一次失误，把人们用来涂脸的甘油酯错当成丙酮醇加入了样品，一不小心帮助人类看清了生物大分子是什么样子。 /p p style=" text-indent: 2em " “如果不是这么反复辛苦地去做，连犯错的机会都没有。”一位研制质谱仪的专家说。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺的一位同事曾陷在取样器的迷宫里，设计出来的东西怎么都不能正常工作。一日，安徽热浆糊般的夏天糊在人的身上，年夫顺正在午睡，同事突然来了电话，“我想起是什么问题了，这次肯定对了，咱俩到实验室试一下。”他听出同事的兴奋，已经等不及下午上班再验证。爬起一做实验，果然成了。窗户纸捅破后，带来难以名状的成就感。 /p p style=" text-indent: 2em " 迷茫的时候、想不出来的时候、累的时候，年夫顺只有一个爱好，听地方戏。他小时候在安徽农村长大，没什么娱乐活动，地方戏算是最热闹的一个。如今，他在电脑里存了很多，听着听着就睡着了，好像回到从前，好像没了压力。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺的父亲不知道儿子在做什么，只知道“是为国家作贡献”。在弥留之际也不敢打扰他的工作。母亲走得更早，那年4月，母亲身上有个疙瘩，年夫顺说忙完这段带她去检查，结果一直在忙。11月，母亲发烧，再看已是癌症晚期，“早几个月发现，也许还能做手术。” /p p style=" text-indent: 2em " 1995年12月，国产的微波矢量网络分析仪问世，中国成为继美国后，第二个生产出这个科学仪器的国家，且只用了一半时间。在北京新大都饭店，200多名专家被邀请来参加新仪器的鉴定会。年夫顺扶着仪器把手给大家讲解，主管机关的领导看见了，骂他：“小年你怎么搞的，这么贵的仪器，你手上有汗，怎么能用手摸呢？” /p p style=" text-indent: 2em " 鉴定会上午开完，效果很好，但吃完中饭后，很多专家不走，把仪器围了起来。“他们非要打开机器看，不相信全是国产的。” /p p style=" text-indent: 2em " 来自各大科研院所的专家拿着螺丝刀把机器拧开，“一看就是我们做的。”国外产品的微波部件是镀金的，黄灿灿，很漂亮，“我们镀得黑不溜秋，被戳得一道一道。” /p p style=" text-indent: 2em " 开完鉴定会后，41所生产了十几台仪器准备卖给客户。就在这个当口，仪器却突然蓝屏了，曲线消失，像手机死机。 /p p style=" text-indent: 2em " 一切重新归零，年夫顺跟团队扎在实验室做实验找原因，搞了几个月没有结果。有一天晚上11点，大家都累了，年夫顺说“今晚就到这吧”。话音刚落，一个同事“啪”一下就把计算机关了。神奇的是，蓝屏突然恢复正常，电脑一开，蓝屏又出现了。 /p p style=" text-indent: 2em " “最后发现就是计算机干扰，电磁兼容问题，干扰了视频显示的卡，把计算机挪远一点就没问题了。” /p p style=" text-indent: 2em " 已不年轻的“老年”笑着合上了那段记忆，这些年，他身边很多人离开了公司、放弃了行业，但老友相聚，回忆起的还是那段虽然艰苦但值得津津乐道的日子。在那个开荒的年代，有那么多机遇，有那么多问题等待解决。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺1979年上大学时，家里还没有电，点煤油灯照明。收音机是农民家里的大件，他选专业时，挑了无线电技术，为的是学会修收音机。 /p p style=" text-indent: 2em " 过年，他用从22.5元的助学金里省下来的钱买了电烙铁和万用表带回家。很多人拿着收音机找他，结果因为没有电，电烙铁无法使用，闹了很大笑话。 /p p style=" text-indent: 2em " “人生不是想干什么就干什么，是需要你干什么就干什么，我这辈子都是被需要的。”直到现在，年夫顺也不能修一个完整的收音机。 /p p style=" text-indent: 2em " strong “仪器做出来了，长得也像，可是体质不好” /strong /p p style=" text-indent: 2em " 在科学仪器发展年会的现场，顾客和展商的交流里，常会出现“进口的，还是国产”的疑问。尽管一些仪器宣称国产，但关键部件仍然依靠进口。一款起着中国名字的震动筛分仪，内里的电机和筛网都是德国进口的。 /p p style=" text-indent: 2em " 科学仪器在新中国的起点始自1955年，当时制定了12年科技远景规划，成立仪表总局。上世纪50年代到80年代，两弹一星涉及的仪器大部分来自国内。直到改革开放，人们觉得“造不如买，买不如租”，大批进口仪器在免税政策的加持下攻城略地。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺所在的电子测量仪器领域，当年全国有100多个厂，千人以上的大厂就有十几个，现在几乎全部倒闭或转制 。研制电镜的厂家从上世纪60年代的十几家，缩减到目前只有中科科仪一家。 /p p style=" text-indent: 2em " 王宇晨对比过国产仪器和进口仪器的差别，“通俗点说，如果用收听广播来比喻的话，国外的仪器能收到主持人清楚的说话声，没有背景杂音；用国内的仪器虽然也能听到声音，但会伴有滋啦滋啦的噪声。”国产仪器质量与进口产品比，普遍在性能、寿命、稳定性等方面存在差距。 /p p style=" text-indent: 2em " 用来缉毒的国产质谱仪虽灵敏，误报率却也不低，香水、面膜中所含的化学成分相近的杂质容易引起报警。“仪器做出来了，长得也像，可是体质不好。”年夫顺说。 /p p style=" text-indent: 2em " 李赏是中科科仪的真空技术研发中心主任，35岁，工作疲惫到随时能睡着。中科科仪的前身是科学仪器厂，曾给水晶棺检漏，如今，李赏参与研制的磁悬浮分子泵仍与抽真空相关。 /p p style=" text-indent: 2em " 它是真空获得设备，轴悬浮在保护轴承之间，只有0.2毫米的距离。当它应用在半导体生产时有一个技术难点：工艺过程中产生的一种废气，在70-80摄氏度时是气体，低于这个温度会变成一种胶状物质，附着在0.2毫米间，令高速运转的分子泵和科研人员崩溃。国外的技术已解决这些问题。 /p p style=" text-indent: 2em " 李赏和同事们常常下午在北京开会讨论出想法，晚上开车到廊坊找私营老板加工，图纸也来不及画，只拿手勾，被叫醒的工人再照着去做。“一改方案，马上要知道结果。”有时设计出问题，有时工艺出问题，有时制造出问题，失败总是多于成功。 /p p style=" text-indent: 2em " 他认为，国产仪器需要经历国外企业类似的试错过程，此方面几无捷径可走。行业巨头赛默飞世尔的研发人员，花了10年时间改进质谱仪的核心元件，造出了全世界分辨率最好、也是最小巧的仪器，单台售价上百万美元，供不应求。 /p p style=" text-indent: 2em " 经过如渡劫般的层层实验，李赏和同事们花了两年时间做出3个型号的样机。新产品出炉那天，最腼腆的研发者也笑了起来，性格开朗的直接抱住了身边人。同事们拿着酒精棉一点点擦拭仪器表面，将它放进薄膜套中，再装入泡沫箱，一堆人捧着走出实验室。“这里面投入的不光是技术，还有感情。”别人看来那只是一堆冷冰冰的铁疙瘩，但在研发人员眼里就像自己的孩子。有的企业的研发人员干脆入驻工厂，全程盯着配件，不允许出现一个刮痕。 /p p style=" text-indent: 2em " 李赏如今不只纯做技术，还要涉及企业管理和拓展市场。“没有市场需求对企业来讲是最核心的问题。”他回顾过去，做技术时，物理原理放在那里，找到了就解决了问题，就算找不到它也不会跑。产业化的过程则不同，市场瞬息万变，未知像从前的烟雾一样罩下来，只能伸出手摸着走。 /p p style=" text-indent: 2em " 接近10年的工作生涯中，李赏最有成就感的一刻发生在一场行业聚会上，晚上大家一起吃饭，一个客户跑到他的桌前，说“你们这个产品真好，比国外都好，真空抽得表都测不到。” /p p style=" text-indent: 2em " strong 市场是需求，是动力，是根本 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 科学仪器的专家们乐于谈论一个数字。整个“十三五”规划期间，5年里国家层面给予科学仪器的研发投入总共80多亿元，与之对比的是，仪器名企赛默飞世尔2019年一年的研发投入超10亿美元。 /p p style=" text-indent: 2em " 作为中国科学院电工研究所的副所长，韩立对于电子显微具有深刻的认识。他说“现在正在使用的透射电子显微镜，两米高的垂直结构，能够对于原子结构进行成像”。 /p p style=" text-indent: 2em " 从成本构成上来说，目前高档透射电镜售价达3000万元，中等扫描电镜四百万元。韩立计算过，两者之间的部件差价绝不会超过2000万元，透射电镜的利润如此惊人，但国外企业仍不赚钱，甚至砍掉透射电镜产品线就是因为研发投入巨大。“公司维持了一大批可以和我们的大学教授平起平坐的、高水平的研发人员，其收入甚至超过美国的大学教授。”国际领先仪器企业的研发投入往往会高出国内企业2-3个数量级。 /p p style=" text-indent: 2em " 对国内企业来说，这不是一场理性的投资，本金常常数以千万元计，周期5年、10年，等来的很可能是已经过气的东西。做真空设备的李赏说，企业投了许多钱研发，等产品问世又可预料地会受到国外打压，分子泵国产化后，国外产品售价从十几万元降至4万元，“企业自己很难下定决心去搞研发，市场也不大。” /p p style=" text-indent: 2em " 今年，国家和地方政府对中科科仪的投入增加了18倍，从过去的几千万元上涨至今年上半年的3.8亿元。但国家经费有限，又比较分散，很难培养出世界知名的企业。“十三五”期间，科学仪器专项共安排项目145个，僧多粥少。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺认为，政府的科研经费是输血，不是造血，还得要靠企业自身。但因为国产仪器先天不足，体质不好，在与进口仪器的对战中，常常无法出线。 /p p style=" text-indent: 2em " 李赏设计的磁悬浮分子泵的叶片限速度是300多米每秒，跟子弹的初速度一样，仪器最多能达到500赫兹，这对材料的强度要求很高。 /p p style=" text-indent: 2em " 李赏找了国内最好的铝合金生产企业，还是不能提供理想的强度，“我们只能从500赫兹降到450赫兹，因为材料扛不住。”降低频率，意味着仪器的核心性能减弱，“抽真空没有人家快，只能降价跟国外竞争。”通常，他们的定价是国外产品的70-80%。 /p p style=" text-indent: 2em " “有的客户不愿意为省几万元而冒险使用国产的，如果生产线上一炉子芯片废了，损失远超省下的钱。”李赏说。 /p p style=" text-indent: 2em " 科学仪器技术门槛高，任何单项短板都会给整个仪器开发带来极大风险。譬如，冷冻电镜整机就涉及机械、材料、光学、生物、计算科学等学科，任何一个点出问题，整个项目可能都会失败。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺所在的中国仪器仪表学会这些年做过调查，对仪器的16类名词进行检索后，发现中国申请的专利和发表的论文在国际上排名第一和第二。在全国，有280多个高校有测试计量专业。年夫顺认为，这说明我们在知识上不差。 /p p style=" text-indent: 2em " 然而知识和市场是脱钩的。论文的作者集中在高校和研究机构，不在企业。有学者指出，发达国家研发投入、工程化投入、产业化投入的合理资金比例是1∶10∶100；我国比例是1∶0.07∶100。 /p p style=" text-indent: 2em " 负责单位科技成果转化的韩立认为这样也并非易事，国外一些转移机构的成果转化成功率也只有7%，其中一点就是“科研人员刚拿出来的样机实在太不可靠了，很多科研人员没有工程化的能力，自己操作可以，换个人就不行。”旁人得小心翼翼听指令操作，以防“砰”一声把仪器烧了。 /p p style=" text-indent: 2em " 理想的组合是，企业擅长批量生产和销售，科研人员提供技术。在美国的论坛上，研究者在上面作报告，企业在下面听，当场把技术买下来变成企业的研发，等时机成熟时推出市场。 /p p style=" text-indent: 2em " 高端仪器的市场是一个摆在高楼上的小块蛋糕，世界第一的企业销售额大约只相当于我国房地产行业的第56位，低于一个许多人没有听说过的地方房企。年夫顺所在的国产仪器龙头厂商拼尽心思扩大市场，他们向用户承诺，产品出了问题会在24小时内到达现场。一些买家仍然担心国产仪器的性能指标和质量可靠性，他们就让客户拿去试用，不好再退回来，有人试用了一年。 /p p style=" text-indent: 2em " 姜山出现在中国科学仪器发展年会上，发言积极。他原先是中国原子能科学研究院的研究员，现在离开体制内，自己创立了一家叫启先核科技的企业，生产加速器质谱仪。他与仪器打了半辈子交道，已经“人机合一”，像开车一样自如地使用庞大的加速器质谱仪。 /p p style=" text-indent: 2em " “对企业来说，第一个订单非常重要，有了订单企业就活了。”他的公司处于初创阶段，接下了一两个订单，“我永远记得他们。” /p p style=" text-indent: 2em " 市场是需求，是动力，是根本。年夫顺说，“有人去做，才会打破垄断。”也有一些企业采取田忌赛马的策略，试图在细分赛道上获得比肩国外的竞争力。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 非国产不可吗 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 韩立在电镜联盟群里参与过一场讨论，有专家就说，我们真的要挨个把每个仪器都做出来吗，别人做出来我们用不行吗？ /p p style=" text-indent: 2em " 一台仪器背后，牵着无数线头。 /p p style=" text-indent: 2em " “仪器的背后是学科，有一些类型仪器发展不起来，让人真正担心的是相应学科的弱化。”韩立说。如质谱、电镜和X射线仪器背后是由真空电子学支撑，我们的科研能力已大不如前。另外，外部环境也要求“每个东西都得掌握，要不腰杆儿不硬”。 /p p style=" text-indent: 2em " 许多业内人士认为，国产仪器的质量缺陷与基础机械工业体系相关。清华博士生王宇晨举了个夸张的工艺学例子，假如我们要做一支圆柱形的金属杆，设计要求直径为5厘米。但设备加工有公差，得到的金属杆直径可能有5厘米、5.1厘米或4.9厘米。做100个这样的杆，国外设备制造的有90个满足要求，同时能准确挑出来；但国内制造的可能只有70个满足，而且不知道哪些杆是合格的。平均误差的增加和品控测量能力的缺失导致良品率低下。 /p p style=" text-indent: 2em " 即便是最简单的拧螺丝，工人拧松了，拧紧了，距离近一点，或是远一点，在科学仪器制造领域，这些差异会导致完全不同的结果。 /p p style=" text-indent: 2em " 中科科仪生产的磁悬浮分子泵像一个圆桶，身上插满叶片。细看之下，每根叶片都是根上粗，尖上薄，叶片扭着身子，且角度都不一样。这是经过反复实验决定的结构，它需要五轴联动数控机床去加工，零件在转，刀具也在转，一次装夹就能完成五面体的加工。机床来自瑞士，600多万元。 /p p style=" text-indent: 2em " 瑞士从事机床生产的企业大约20多家，支撑瑞士钟表和其它精密制造行业。在人才培养上，从10年级（16岁）起，超过80%的瑞士学生选择进入职业技术学校开展3-4年的“双元制” 学习。只有不到两成的学生选择读大学。 /p p style=" text-indent: 2em " 正在创业的姜山，立志做出一件超越国外的仪器。“科学仪器生产出来时，解决的是最急需的科学问题，等到包装好、穿好衣服卖到全世界，已经不大可能做出最高水平的实验。” /p p style=" text-indent: 2em " 中科院院士、美国国家科学院外籍院士、两弹一星功勋奖章获得者周光召说，依靠高价买来的现成仪器设备，跟在别人想法后面亦步亦趋，固然容易发表SCI论文，却不能实现根本性的突破。 /p p style=" text-indent: 2em " 姜山认为，在科学仪器领域，20年才能磨练出一位领军人物。因为科学仪器涉及的知识和技术点多，每搞懂一个问题可能都需要5年时间，这是个长期坐冷板凳的过程。 /p p style=" text-indent: 2em " 机器是改造世界的工具，仪器是认识世界的工具。人类早就摆脱了直接借助感官了解世界的时期，现在需要借助科学仪器来延伸人的感官。人们之所以不断将原子核打碎，把中子、质子打开，就是为了一步步接近真理，积攒人类共同的知识。 /p p style=" text-indent: 2em " “这需要依靠全球的合作，动用无数最聪明的脑子，共享数据，从不同侧面去探索，共同推动对未知世界的认识。”韩立说。 /p p br/ /p

冷冻干燥歧管配置如何进行冻干终点判定对于一个冷冻干燥工艺，准确找到冻干终点是精准控制冻干工艺成本的重要衡量。通常判定冻干终点有三种方式：温度差、压力差和压力升高，其中较常用的判定方法是通过测定样品和加热隔板间的温度差（差值 1所需仪器和样品步琦无极限冷冻干燥机Lyovapor&trade L-300 Pro外置电容和皮拉尼压力计1000mL 圆底烧瓶-50℃ 实验室冰箱甘露醇（97.0-102.0 %）去离子水 2实验过程取 4 个圆底烧瓶（1000 mL），每个烧瓶中装有 150mL 浓度为 50mg/mL 甘露醇溶液装有甘露醇溶液的烧瓶都放入 -50℃ 的冰箱，冷冻 24 小时在完成 Lyovapor&trade L-300 的调节步骤后，进行目标压力 0.200 mbar 的真空测试。不同的测量技术决定了外部压力表之间的偏移值冻干方法为初级干燥(持续 24 小时，压力 0.200 mbar)和可忽略的次级干燥(持续 1 分钟，0.200 mbar)。在初级干燥阶段将压差和压力升高方法编程中均设置为“激活”从冰箱中取出已完全冷冻的烧瓶，连入 Lyovapor&trade L-300歧管上，设定压力为 0.200 mbar，且每个样品瓶内压力均可达到该值判定冻干终点的试验，按照下 表1 设置压力差和压力升高测定。表1：利用冻干机 Lyovapor&trade L-300 冷冻干燥 50 mg/mL 甘露醇溶液，其方法编程中终点测定的详细设置。压力差测试设置极限压力为 0.050mbar，测试时间 30 分钟。该试验在冷冻干燥过程开始时直接开始。对于压力升高测试，压力限制设置为 0.060mbar，测试时间 30 秒。第一次升压试验在冷冻干燥开始 12 小时后进行，每 60 分钟重复一次。3测试结果当压力设定在 0.200mbar 时，电容压力计测量的实际压力平均为 0.230mbar。在干燥过程中，实验室的温度和冷冻干燥机的环境温度平均为 20.1℃。图1 显示了甘露醇溶液在连接到歧管圆底烧瓶中冷冻干燥时的压力。皮拉尼计测得的值比电容压力计测得的值高约 1.6 倍（绿色为电容压力计，红色为皮拉尼压力计）。图1：图1 中两个压力表数值之间的数学差值显示在下 图2 中。随着干燥的进行，皮拉尼压力计的值逐渐接近电容压力计的测量值。47.6 小时后，压差低于 0.05mbar 的设定值，达到压差试验的标准(图2)。从皮拉尼和电容计压力曲线的峰值可以看出，在干燥过程中完成的压力上升测试(图1)。在干燥结束时，升华过程中最初的高压上升(峰值)大幅下降。干燥时间 49.9 小时，达到升压试验标准。作为比较，建议干燥时间为 24 小时。图2：4测试结论通过试验说明过程分析技术(PAT)在冷冻干燥过程实时监控中具有高适用性。具体而言，该研究探索了利用监测干燥室压力，并结合设置压力差和压力升高测试进行自动终点判定来估计干燥时间，无需在干燥过程中对样品进行残余水分含量分析。实验表明，这种综合方法能够控制冻干过程的时间，同时提供一种跟踪冷冻干燥运行质量及结果的方法。该综合方法可以防止干燥过程过早停止。此外，该研究通过使用 Lyovapor&trade L-300 冷冻干燥机，搭配皮拉尼和电容压力计，建立了在歧管配置中样品跟踪和终点判定的可行方法。

牛奶冰点测定仪德国盖博FUNKE GERBER 牛奶冰点仪Cryostar冷冻液价格促销 牛奶冰点仪Cryostar冷冻液更换周期一般是一个星期一次，这样可以控制好冷冻液的温度，因为冷冻液在工作中会和空气接触，冷冻槽属于非密封状态，那么时间一久冷冻液的纯度不够，可能导致样品不能在指定的温度解冻。 德国Gerber CryoStar牛奶冰点仪 乳品冰点仪 牛奶冰点检测仪 冰点仪 仪器简介：1 德国FUNKE GERBER公司介绍： 自1904年起，德国FENKE GERBER已经开始涉足乳制品行业。经过100年多的发展，GERBER公司的牛奶分析仪、牛奶冰点仪和牛奶离心机等仪器已经在牛奶食品领域发挥了重要的作用，成为乳品研发和安全检测实验中不可或缺的仪器。2 GERBER牛奶冰点仪（CryostarⅠ）介绍2.1 仪器测量原理 液体的凝固点与所含溶质的摩尔浓度相关，总摩尔浓度越高，凝固点越低。正常牛奶的冰点在-0.533 ~-0.516℃之间，牛奶冰点与水分含量之间存在一定的数量关系，两者可以换算。 因此通过检查牛奶的冰点，就可以推算出牛奶的纯度。 为回馈广大盖博产品的用户，我司现对牛奶冰点仪冷冻液进行特价促销活动！牛奶冰点仪参数：检测速度：40个样品/小时测量范围：0.000℃∽-1.500℃检样量：2.0-2.5ml（2.2ml）南京铭奥仪器设备有限公司中国总代理联系人：张苏华地址：南京市秦淮区刘家岗84号[210006]电话：025-87163873 18913964277传真：025-87163873E-Mail：suhua1985@126.com

冷冻共聚焦显微镜及其在冷冻电子断层扫描中的价值 Cryo ET（电子断层扫描）是一种专用的透射电子显微镜技术，可以重建观察区域的三维体积。借助先进的冷冻EM（电子显微镜），图像分辨率可以提升到令人难以置信的亚纳米等级。因此，可以在细胞内的原生环境中研究蛋白质以及其他生物分子，从而揭示尚未探明的分子机制。由于细胞和组织必须薄到能够透过电子，样品必须进行切片以获取足够薄的样品体积（薄层）。为对样品中的靶区进行精确的三维定位，冷冻共聚焦显微镜是必不可少的工具。 以下部分，我们将描述冷冻电子断层扫描工作流程的主要步骤，以及如何通过冷冻共聚焦显微镜定位靶区并进行切片，以提高整个工作流程的可靠性。 在EM网格上培养细胞 通常，在涂有多孔碳膜（例如 QuantifoilR）或二氧化硅（SiO2）膜的金质或钛金网格上植入急性分离或培养的细胞（图1，Mahamid等人，2019）在后续步骤中，钛金属和二氧化硅似乎更加坚硬而且稳定，无需额外添加碳层（Toro-Nahuelpan 2019） 网格通过Poly-L-Lysin或纤连蛋白（Fibronectin）实现生物激活，胰蛋白酶解离细胞在前一晚植入，以便在后续步骤中附着在碳层表面（Mahamid等人，2019）。 图1：采用12纳米厚多孔二氧化硅膜（R 1.2/20，即孔径1.2微米，间距20微米）的3毫米EM金质（Au）网格的反射图像拼接图。HeLa细胞已经植入并玻璃化。实心箭头：定位用的中心标记；空心箭头：聚焦离子束进入的切片槽；虚线箭头：空的网格方格。一个网格方格的边长：90微米。 添加微型图案 为进入细胞样品以成功实现FIB切片并在冷冻TEM中开展后续分析，必须确保相关细胞位于网格方格的中心位置或其附近。但细胞喜欢在网格条上生长或者集簇生长，因此不适合进行FIB切片和电子透射分析。为了克服这一挑战，微型图案技术允许用户控制细胞在碳膜（图2）上的位置和分布，提高相关工作流程的可靠性。 网格表面涂有聚乙二醇（PEG），可防止生物材料附着。利用紫外激光移除该涂层，即可对细胞的黏附进行针对性控制，保证FIB切片以及TEM的可操作性（Toro-Nahuelpan 2019）。此外，可以创建特定图案，从而影响整个细胞结构并且有助于使用冷冻电子显微镜研究生物力学现象。 图2：有/无微型图案的细胞分布情况左图：分布不均的细胞（小鼠A9成纤维细胞，使用Alexa Fluor 488 Phalloidin标记，以显示纤维状肌动蛋白）。右图：网格方格中心定位精确的细胞，可进行FIB（成纤维细胞黏附在纤维蛋白原微型图案表面；图片由Alvéole与德国汉堡CSSB中心教授Kay Grünewald博士共同提供。） 投入冷冻 为在固定用于电子显微镜检查的同时确保样品接近原生状态，细胞必须极速冷冻，以免产生破坏性的冰晶。这个过程称为玻璃化，因为冰片变成无结晶的玻璃状（玻璃体） 为让样品细胞达到这种效果，网格必须快速投浸到适当的冷冻剂（通常为乙烷，或者乙烷和丙烷）中。1981年，Jacques Dubochet发表了首个手动吸液和投入冷冻方法，该方法仍获广泛使用以获取出色的结果（Dubochet, J.以及McDowall, A. W.，1981）。 在投入冷冻之前，必须去除多余的液体。标准技术是使用滤纸实现受控吸液（图3，Dubochet, J等人，1982；Bellare等人，1988；Frederik, P. M.等人，1989）。 图3：在投入冷冻前，通过吸液处理对多余液体进行受控移除。使用镊子固定网格，并通过单独步骤将吸液纸移向网格。吸液传感器可以自动并反复执行该过程。 市面上有多种不同的吸液设备，例如用于自动吸液和投入冷冻的Leica EM GP2。根据不同样品类型的多种需求，可以使用多种涉及吸液步骤的样品制备方案（另见此处）。 冷冻状况下的存储、装载和转移 玻璃化之后，样品必须在整个工作流程期间处于冷冻状况下。因此，必须对从存储到转移至不同成像系统的所有步骤进行冷冻处理，以免样品析晶和/或污染这尤其困难，因为这种低温冷冻样品会像磁铁一样吸引附近的湿气和灰尘。研究人员和制造商付出巨大的努力来开发并提供解决方案，以便在工作流程的不同步骤中保证样品安全。 样品通常以四个为一组存储在网格盒内，而网格盒又保存在大型液氮（LN2）罐中的Falcon多孔试管中。还可以使用更为复杂的冰球系统。 转移并装载到样品架时，通常使用液态氮（LN2）。不幸的是，LN2往往会在一段时间后，因为空气中的水分而产生结晶冰污染。在转移时，这些冰晶可能会附着到网格上，干扰随后的切片和成像过程。此外，LN2内部的能见度很低，因为它在不断移动，而且始终会有条纹。 因此，最好在LN2上部的气相部分装载并转移样品以保持冷冻条件，同时为装载步骤（图4）提供出色的可见性。 徕卡显微系统在提供GN2（气态氮）装载和转移设备方面拥有30多年的悠久历史。新的冷冻显微镜套件就在这些经验的基础上开发而成，同时融合众多客户的反馈意见打造出先进的转移舱和夹具系统。 图4：在冷冻显微镜套件转移舱的GN2（气态氮）环境中装载网格。转移舱的可见度在冷冻条件下不受干扰。 检查样品质量和靶分布 在冷冻工作流程中，一般而言，EM操作时间尤其宝贵，因此对样品进行早期质量检查至关重要。许多因素会关系到样品能否转移到下一个工作流程步骤，包括碳箔的结构完整性、玻璃化的质量（包括冰层的厚度及其分布）、目标细胞的存在、分布和可及性，以及目标结构的存在和定位。 所有这些参数均可通过基于相机的冷冻光学显微镜（例如THUNDER Imager EM Cryo-CLEM）或使用STELLARIS冷冻共聚焦显微镜上的相机模式来检查（图5）。 透射模式显示网格、箔膜和细胞质量，反射图像显示网格表面，尤其是呈现玻璃化质量和冰层厚度，而荧光图像可以提供有关不同靶蛋白的表达水平及其分布情况的信息。 图5：不同模式呈现出网格的完整性以及靶分布。A——网格表面的反射图像可以显示碳膜或二氧化硅层的缺陷以及冰层的厚度。B——绿色荧光（线粒体）。C——液滴分布以实现高精度关联D——通过Hoechst标记的细胞核E——所有模式的叠加图像细胞由德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）Mahamid Group的Ievgeniia Zagoriy友情提供。一个网格方格的边长：90微米。 在LAS X Coral Cryo软件工作流程中，用户可以在引导下，通过不同图像模式对整个网格自动创建清晰的合焦概览图像。 标记标志点、薄片点以及液滴中心 为了关联冷冻LM（光学显微镜）的3D图像以及后续的冷冻FIB-SEM/TEM图像，首先需要获取网格的概览图像以便大致对齐两种模式的图像（图6）。这里，反射图像非常重要，因为它们类似于SEM图像，但也可以使用透射图像。中心标记以及其他标志点（例如碳层中的缺陷）有助于快速定位并对齐概览图。 图6：以不同模式获取整个网格的合焦概览图像，用于识别网格缺陷、对齐标记和靶分布。中心标记用实心箭头表示，二氧化硅层中的主要缺陷用空心箭头突出显示。HeLa细胞由德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）Mahamid Group的Ievgeniia Zagoriy友情提供。蓝色 – Hoechst染料，细胞核；绿色 — 线粒体绿色荧光探针，线粒体；红色 - 深红色液滴和Bodipy荧光染料，脂滴。一个网格方格的边长：90微米。完整网格直径：3毫米。 其次，需要超分辨率的共聚焦3D图像。这些图像堆栈用于在潜在薄片位置的范围内执行高精度关联。完成概览图对齐后，可以找到3D共聚焦堆栈的正确位置以便后续进行高精度关联这样做的前提是必须提供图像相对于概览图以及相对于彼此的位置。这就是Coral Cryo软件工作流程之后的处理步骤（图7）。 图7：相机概览图像与共聚焦Z-堆栈相机和共聚焦图像的组合含有XY坐标位置，因此可以匹配。所有图像都包含在Coral Cryo软件工作流程期间创建的相关项目文件夹中。HeLa细胞由德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）Mahamid Group的Ievgeniia Zagoriy友情提供。蓝色 – Hoechst染料，细胞核；绿色 — 线粒体绿色荧光探针，线粒体；红色 - 深红色液滴和Bodipy荧光染料，脂滴。一个网格方格的边长：90微米。完整网格直径：3毫米。 必须组合相机概览图像和超分辨率3D图像以检索靶区位置并在FIB-SEM上定义切片位置。这个步骤非常重要，因为在标准FIB-SEM中，无法看到荧光以及相应的靶区点位。 EM（电子显微镜）制造商近期研发出一种集成了FIB-SEM功能的荧光显微镜，可以作为在切片过程中通过检查荧光来提高工作流程的可靠性和准确性的一种绝佳选择。不过，这些系统并不具备必要的分辨率以及采集模式的灵活性，无法像单独的共聚焦系统那样实现精确的3D定位。 如何关联并检索薄片位置 作为常用的最低标准，研究人员使用LM图像的屏幕截图在EM上检索靶区的XY坐标。不幸的是，并排比较图像不仅费力耗时而且很容易出错，因此并不可靠。身为工作流程提供商，徕卡显微系统致力于通过THUNDER Imager EM Cryo-CLEM来改善这种情况。研究人员可以在图像上定位标志点和靶区标记，然后以开放EM格式的完整坐标集导出。首先，这个流程适用于2D图像，因此合乎逻辑的下一步骤就是提高分辨率并将坐标系扩展到3D坐标。 对于高精度关联和3D定位，目前广泛采用的是基于液滴的方法（Alegretti等人，2020；Klumpe等人，2021年；Bieber, A.，Capitanio, C等人，2021）液滴通常在玻璃化之前添加到细胞中，可在LM和EM中观察到，用于通过XYZ坐标对齐图像堆栈，作为图像数据相关性的基础，从而正确定位FIB切片窗口（图8）。 典型液滴的尺寸为1微米，完全呈球形，这使其中心坐标能够进行亚衍射拟合。通过SEM中的背散射电子，可以更清晰地观察到含有金属的微滴，从而将它们与大小相似的冰晶区分开来。优先选择液滴，使其荧光发射不同于实际靶的荧光发射，以便能够更好地分辨。 图8：3D共聚焦图像（左）和俯视SEM图像（右）的最大投影。荧光液滴（1微米）在两种模式中均可以观察到，因此可以用于对齐数据。SEM图像细胞由德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）Mahamid Group的Herman K. H. Fung和Ievgeniia Zagoriy友情提供。一个网格方格的边长：90微米。 要使用来自冷冻LM和FIB-SEM的3D数据，在冷冻LM的引导下，进行薄片制备，可以使用一款开源软件（3D关联工具箱，简称3DCT，Jan Arnold等人，2016）。 将冷冻LM图像载入到在FIB-SEM上运行的该软件中。二维LM概览图和SEM图像之间的三点关联用于初步定位。之后，使用离子束获取相关视场，并手动点击LM堆栈和FIB图像中的相同液滴图10显示了一张LM图像和一张FIB图像，其中的靶区点位以及液滴可以在定位软件中重现其排列组合。 图9：在LM和FIB图像中关联标记。左图：点击观察结构周围的液滴，并在3D图像中执行质心定义（白圈中的绿点）计算得到的位置随后投影到FIB图像（右图）上根据液滴标记，计算目标结构的位置并标记到FIB图像中（红圈中的红点）。离子束图像由德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）Mahamid Group的Herman K. H. Fung友情提供。比例尺：20微米。 该软件通过对X、Y、Z信号进行高斯拟合，精准确定液滴的中心。近期的改进增加了半自动液滴检测功能以及其他功能，从而更加方便地执行冷冻FIB工作流程。(SerialFIB, Klumpes等人，2021）。 在网格条上选择围绕最终目标结构的几处液滴，作为切片处理的坐标系。基本计算方法是考虑缩放、旋转以及平移之后的线性仿射变换最后，在LM图像中选择目标结构并叠加到FIB图像上。 根据目标结构的位置，就可以定位切片窗口(图10)。 图10：定位切片窗口左：离子束细胞图像，含有标记液滴和目标结构根据目标结构的计算位置，在所用FIB-SEM的切片软件中，交互定位上下切片窗口的位置（细薄条纹上方和下方的红色方块）。图像由德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）Mahamid Group的Herman K. H. Fung友情提供。比例尺：20微米。 Coral Cryo工作流程具有哪些优势？ Coral Cryo软件工作流程旨在为基于液滴的靶区定位工作流程提供支持。它可以提供创建合焦相机概览图像所需的成像作业（图6和图7）。所有必要的自动对焦功能均可以正确调整并分配，并且可以标记潜在薄片位置，同时能够在定义的位置执行超分辨率共聚焦Z-堆栈。 在定位管理器（图11）中，可以确定所有必要的坐标标记，并且以开放格式（*.xml）提供。此类图像会自动保存，其数据格式可以导入任何FIB-SEM软件。 图11：Coral Cryo软件模块标记点、薄片和液滴标记均可以在软件工作流程中定义。反射图像中细胞的顶部和底部坐标值可以作为在FIB SEM中正确计算靶区3D位置的额外参考。本文前述部分图像中的相同细胞经过突出显示，用于标记定义。 对齐标记用于使用相机概览图像对标记点进行初步的粗略对齐。薄片标记具有双重用途：作为进行超分辨率共聚焦3D扫描的位置标记，或者在图像采集后，作为靶结构的精确3D标记。亚像素插值确保该阶段可以在3D图像内进行高精度定位。最后，插值方法还用于标记液滴坐标，以便在FIB-SEM上进行后续液滴关联。 冷冻FIB切片 进行必要的关联并设置切片窗口，薄片位置通常会粗略切薄至大约1微米，随后进行最终的抛光步骤以达到电子透明（图12）。 图12：目标薄片的离子束图像以及SEM俯视图图像由德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）Mahamid Group的Herman K. H. Fung友情提供。比例尺：10微米。 采用两步方法的原因在于冰污染和/或切片材料可能会沉积在薄片上。为避免在最终薄片上发生冰污染，建议采用快速抛光工艺（Schaffer M.等人，2017）。还可以采用开源的商业软件，以自动方式进行切片。 冷冻透射电子显微镜 进行冷冻FIB切片之后，含有薄片的网格转移至冷冻TEM，通过对网格（连同薄片）逐渐倾斜，采集一系列断层扫描图像。图像经过计算处理以重建所记录体积的3D断层扫描图像。通过对样品的多个图像取平均值，可以降低固有噪点，从而对蛋白质或蛋白质复合物等颗粒获得更高分辨率的结构。这种处理方式称为亚断层图像平均（Wan和Briggs，2016；Zhang 2019）。从概念上说，这相当于通过单颗粒成像（SPA），在原位实现对大分子的亚纳米分辨率。 总 结 本文旨在表明冷冻共聚焦显微镜是冷冻工作流程中的一个重要组成部分，用于评估EM网格上玻璃化样品的质量和靶分布。在冷冻条件下记录的高分辨率共聚焦数据使科学家能够在3D荧光下识别目标结构。此外，3D体积可作为相关方法的参考，以便在FIB-SEM中检索靶结构进行切片，然后在冷冻TEM中进行电子断层扫描，以获得靶区的亚纳米分辨率图像。 Coral Cryo工作流程搭配新的共聚焦平台STELLARIS，再加上Coral Cryo软件，可以帮助新手用户创建网格概览图像、超分辨率3D图像以及精确的坐标标记，为后续的FIB切片和冷冻电子断层扫描奠定坚实基础。 参考文献：（上下滑动查看更多） 1.Allegretti M, Zimmerli CE, Rantos V, Wilfling F, Ronchi P, Fung HKH, Lee CW, Hagen W, Turoňová B, Karius K, Börmel M, Zhang X, Müller CW, Schwab Y, Mahamid J, Pfander B, Kosinski J, Beck M.: In-cell architecture of the nuclear pore and snapshots of its turnover. Nature. 2020 Oct 586(7831):796-800. doi: 10.1038/s41586-020-2670-5. Epub 2020 Sep 2. PMID: 32879490. 2.Arnold, J., Mahamid, J., Lucic, V., de Marco, A., Fernandez, J., Laugks, T., Mayer, T., Hyman, A. A., Baumeister, W., Plitzko, J. M., Biophysical Journal, Vol. 110, Feb. 2016, pp 860-869. 3.Bellare, J. R., Davis, H. T., Scriven, L. E. & Talmon, Y.: Controlled environment vitrification system: an improved sample preparation technique. J. Electron Microsc. Tech. 10, 87–111 (1988). 4.Bieber, A., Capitanio, C., Wilfling, F., Plitzko, J., Erdmann, P.S.: Sample Preparation by 3D-Correlative Focused Ion Beam Milling for High-Resolution Cryo--Electron Tomography. J. Vis.Exp. (176), e62886, doi:10.3791/62886 (2021). 5.Dubochet, J. & McDowall, A. W.: Vitrification of pure water for electron microscopy. J. Microsin cryo-electron tomography and subtomogram averaging and classification. Curr Opin Struct Biol. 2019 Oct 58:249-258. Doi: 10.1016/j.sbi.2019.05.021. 相关产品 UC Enuity 超薄切片机 徕卡显微咨询电话：400-630-7761 关于徕卡显微系统 徕卡显微系统的历史最早可追溯到19世纪，作为德国著名的光学制造企业，徕卡显微成像系统拥有170余年显微镜生产历史，逐步发展成为显微成像系统行业的领先的厂商之一。徕卡显微成像系统一贯注重产品研发和最新技术应用，并保证产品质量一直走在显微镜制造行业的前列。

p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 第二届电镜网络会议(iCEM 2016)特邀报告 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 高压快速冷冻电镜固定技术及在生命科学中的应用 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" personalfoto.jpg" style=" HEIGHT: 299px WIDTH: 200px" border=" 0" hspace=" 0" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/8161dc5a-ce0a-4fad-b46b-7088733e4181.jpg" width=" 200" height=" 299" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 赵善廷 教授 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 西北农林科技大学动物医学院 /strong /p p strong 报告摘要： /strong /p p 　　电镜技术在生命科学中的应用已有六十多年的历史，为生命科学在形态结构方面的研究带来了一场革命，突触(synapse)的发现就是一个典型的例子，它结束了自十九世纪末至二十世纪五十年代近半个世纪有关神经元之间是否有直接联系的神经生物学世纪之争。 /p p 　　生命科学常规电镜技术需要先用甲醛、戊二醛等化学试剂对样品进行化学固定，但化学固定有以下三个方面的缺点，一是固定过程至少需要数分钟，而机体内的许多生理过程都非常短暂，仅持续数秒甚至毫秒，如神经元突触小泡内神经递质的释放，用传统化学固定方法无法扑捉到这些生理过程的形态学变化和特征，而且植物细胞有细胞壁，昆虫如线虫等体表有几丁质，化学固定剂很难渗透，严重影响固定的效果 二是包埋前需要用酒精等有机溶剂对样品进行脱水，这一过程会造成细胞和组织皱缩，使其形态和大小发生改变 三是化学固定剂特别是戊二醛可引起蛋白质变性，造成蛋白质抗原特性改变，使其与相应抗体的结合能力下降甚至丧失，导致电镜免疫组化染色失败。 /p p 　　为克服化学固定以上缺点，科学家发明了一种新的物理性电镜固定技术，称为高压快速冷冻电镜固定技术，利用该技术可以在不使用任何化学固定剂的条件下在五十毫秒之内将组织和细胞完全固定，然后既可通过常规电镜包埋和超薄切片后进行超微结构观察和研究，也可通过冰冻替代技术包埋和切片后进行包埋后免疫胶体金染色(post-labeling)，对蛋白质进行超微结构下的定位定量研究。 /p p 　　虽然高压快速冷冻固定技术克服了化学固定的三大缺点，但它本身也有一个缺点，即固定的样品非常小，直径不能超过1毫米，厚度不能超过200微米，限制了它在神经生物学研究中的应用。为了克服高压冷冻固定技术的缺点，将其应用到神经生物学研究中，赵善廷教授与该技术的发明者Studer博士合作，将器官型脑片培养技术(organotypic slice culture)和高压快速冷冻固定技术相结合，成功地研究了与学习和记忆密切有关的长时程效应(long-term potentiation, LTP)对突触的影响。 /p p 　　结果显示与化学固定相比高压冷冻固定后细胞和组织的超微结构更加清晰完整，LTP十分钟后突触小泡的数量明显下降，突触结构明显改变。结合包埋后免疫胶体金技术我们发现高压冷冻固定可明显提高胶体金标记的阳性率和特异性。因此，高压快速冷冻电镜技术为研究突触小泡递质释放和再循环机制及相关蛋白在突触上的超微结构定位和定量等神经生物学方面的研究提供了有利条件。 /p p 　　参考文献： /p p 　　1， Studer D*, Zhao S*(equally contributed), Chai X, Jonas Peter, Graber W , Nestel S, Frotscher M. Capture of activity-induced ultrastructural changes at synapses by high-pressure freezing of brain tissue. Nature Protocols. 2014 9(6):1480-95. /p p 　　2，Zhao S, Studer D, Chai X, Graber W, Brose N, Nestel S, Young C, Rodriguez EP, Saetzler K, Frotscher M. Structural plasticity of hippocampal mossy fiber synapses as revealed by high-pressure freezing. J Comp Neurol. 2012 520(11):2340-5. /p p strong 报告人简介： /strong /p p 　　赵善廷，西北农林科技大学动物医学院“后稷学者”特聘教授，博士生导师，陕西省“百人计划”入选者，德国汉堡大学客座研究员。 /p p 　　主要学习经历 /p p 　　1980.9-1985.7： 滨州医学院，临床医学专业，获学士学位 /p p 　　1985.9-1988.7： 新疆医科大学，组织胚胎学专业，获硕士学位 /p p 　　1998.10-2001.1：德国Freiburg大学医学院, 解剖研究所，获医学博士学位 /p p 　　2001.1-2004.9： 德国Freiburg大学医学院, 解剖研究所，博士后 /p p 　　主要工作经历 /p p 　　1988.8-1998.9： 新疆医科大学，组织胚胎学教研室，助教，讲师，副教授 /p p 　　1997.5-1998.4： 德国Freiburg大学医学院，解剖研究所，访问学者 /p p 　　2004.10-2010.12：德国Freiburg大学医学院，解剖研究所，助理教授 /p p 　　2008.12-2011.3：兰州大学生命科学学院，“萃英学者”特聘教授，博士生导师 /p p 　　2011.1-至今：西北农林科技大学动物医学院“后稷学者”特聘教授，博导， /p p 　　陕西省“百人计划”入选者，德国汉堡大学客座研究员 /p p 　　工作简介 /p p 　　在德国Freiburg大学医学院，赵善廷主要以子宫内电击转染、器官型脑片培养、荧光免疫组化、电镜、激光共聚焦显微镜等形态学技术和原位杂交、Western-blot等分子生物学技术对大脑发育，成体神经干细胞及突触可塑性与学习和记忆的机制等神经生物学热点问题进行了深入和细致的研究。 /p p 　　回国后，在继续进行以上研究方向的基础上，赵善廷开展了环境和疫病对动物和家畜神经系统的影响、应激和动物福利对畜禽免疫力和健康养殖的影响及与食品安全的关系、中药对神经系统的影响及对老年性疾病的预防和治疗等方面的研究。先后发表学术论文90余篇，其中在“Nature”子刊、“Journal of Neuroscience”、“Development”等国际著名学术杂志上发表SCI论文53篇，累积影响因子超过250，其中17篇影响因子在5以上，一篇影响因子高达31.7 。 /p p 　　自2002年以来作为主要人员参与德国及欧共体重大科研项目4项(相当于中国973项目)，并主持一项子课题。回国后主持2项国家自然科学基金面上项目和2项省部级项目。 /p p strong 报告时间： /strong 2016年10月26日上午 /p p a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/webinar/icem2016/index2016.html" target=" _self" img src=" http://www.instrument.com.cn/edm/pic/wljt2220161009174035342.gif" width=" 600" height=" 152" / /a /p

4月6日，被誉为“世界生命科学圣地”的美国冷泉港实验室的亚洲合作项目——冷泉港亚洲会务会议项目在独墅湖会议中心举行开幕典礼，此举标志着美国冷泉港与苏州工业园区合作的正式启动，苏州跨入了国际顶级生命科学技术交流中心的行列。市委副书记、市长阎立，市委常委、园区工委书记马明龙，副市长谭颖出席了活动。 　　美国冷泉港实验室(CSHL)被称为世界生命科学的圣地与分子生物学的摇篮，名列世界上影响最大的十大研究学院榜首。实验室每年召开大量学术交流研讨会和培训班，是国际生命科学的会议中心与培训基地。据美国冷泉港实验室总裁布鲁斯斯蒂尔曼介绍，冷泉港亚洲的成立，主要为了促进并推动中国及亚太生命科学更好更快地发展，除了吸引大量顶级科学家前来进行学术交流与培训外，冷泉港亚洲还将在基础教育上与苏州展开合作，主要在高中生物教育以及教师的培养上。 　　作为美国冷泉港实验室唯一的海外分支机构，今年冷泉港亚洲将在苏州召开11场生命科学方面的顶级学术交流会议，来自世界各地的2500多名专家学者将汇聚于此。这使得苏州独墅湖畔将成为亚太地区首屈一指的生命科学顶尖学术信息中心，吸引国内外大量优秀生物创新技术和人才。据介绍，冷泉港亚洲包括大型学术会议、小型培训研讨会等多种形式。会议将讨论生物医学研究中的各类话题，如分子生物学、分子遗传学、神经科学、癌症研究、细胞和发育生物学，以及植物生物学等。 　　此外，“DNA之父”——诺贝尔奖得主詹姆斯沃森博士也亲临现场，开幕典礼之后还举行了“詹姆斯沃森癌症研讨会”。

2024年8月14日，天津医科大学张恒团队与中国科学院武汉病毒研究所邓增钦团队合作在学术期刊Nature发表了题为"Structural basis for the activity of the type VII CRISPR-Cas system"的研究论文。该工作证实VII型CRISPR-Cas系统能够特异性识别细胞内转录本并靶向敲低基因表达，能够帮助宿主菌抵抗噬菌体的感染，是具有适应性免疫功能的CRISPR系统；进一步解析了该系统组装、识别和切割底物RNA的结构基础。CRISPR-Cas是广泛存在于细菌和古菌中的抵抗病毒入侵的适应性免疫系统。目前，对I-VI型CRISPR-Cas系统的功能和机制研究比较深入。然而，对于近期发现的Ⅶ型CRISPR-Cas系统的生物学功能和分子机理尚不清楚。合作团队使用JEOL在国内安装的第一台JEOL CRYOARM 300冷冻电镜解析了VII型系统7种不同功能状态下的高分辨电镜结构并结合生化分析（图1）。该电镜具备先进的样品仓设计，能够在更换样品时保持高真空状态，有效减少冰污染，确保了样品结构的完整性和解析精度。此外，电镜对镜筒内置的Omega能量过滤器进行了特殊优化系统优化，使电子束在长时间的成像过程中保持稳定，从而获得更为清晰和稳定的图像。研究人员从实验结果中发现：1）VII型系统复合体由7个Cas7蛋白、1个Cas5蛋白、4个Cas14蛋白以及crRNA和底物RNA构成；2）VII型系统通过一种独特的核酸酶Cas14四聚体特异性切割底物RNA；3）底物靶序列两侧的序列 (protospacer flanking sequence, PFS) 的存在往往限制了CRISPR工具对靶点的选择性，VII型系统的3'-PFS对底物切割无影响，而5'-PFS则可以通过增加VII系统复合体中Cas14的结合位点影响对RNA底物的切割。综上，该研究首次对Ⅶ型CRISPR-Cas系统的功能进行了表征，深入阐明了这一系统独特的组装机制、底物RNA识别和切割模式，为基于VII型CRISPR-Cas系统的RNA操控工具的设计与开发奠定了基础。图1 VII型CRISPR–Cas复合体底物结合状态I的密度图(a)和结构模型(b) 中科院武汉病毒所安装的CRYOARM 300 (JEM-Z300FSC)为JEOL在国内安装的第一台300 kV冷冻电镜，其配置了冷场发射电子枪、欧米茄能量过滤器和无孔相位板。该电镜已经投入运行约4年，目前产出的数据已经相继发表在包括Nature, Nature Microbiology, Cell Research, Nucleic Acids Research, Nature Communications等期刊上。1. Yu, G., Wang, X., Zhang, Y. et al. Structure and function of a bacterial type III-E CRISPR–Cas7-11 complex. Nat Microbiol 7, 2078–2088 (2022). https://doi.org/10.1038/s41564-022-01256-z2. Yang, S., Wang, Y., Yu, F. et al. Structural and functional insights into the modulation of T cell costimulation by monkeypox virus protein M2. Nat Commun 14, 5186 (2023).https://doi.org/10.1038/s41467-023-40748-23. Li, Z., Xia, H., Rao, G. et al. Cryo-EM structures of Banna virus in multiple states reveal stepwise detachment of viral spikes. Nat Commun 15, 2284 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-46624-x4. Jiayi Yin, Yan Fu, Guibo Rao, Zhiqiang Li, Kexing Tian, Tingting Chong, Kai Kuang, Manli Wang, Zhihong Hu, Sheng Cao, Structural transitions during the cooperative assembly of baculovirus single-stranded DNA-binding protein on ssDNA, Nucleic Acids Research, Volume 50, Issue 22, 9 December 2022, Pages 13100–13113,https://doi.org/10.1093/nar/gkac11425. Xiaoshen Wang, Guimei Yu, Yanan Wen, Qiyin An, Xuzichao Li, Fumeng Liao, Chengwei Lian, Kai Zhang, Hang Yin, Yong Wei, Zengqin Deng, Heng Zhang, Target RNA-guided protease activity in type III-E CRISPR–Cas system, Nucleic Acids Research, Volume 50, Issue 22, 9 December 2022, Pages 12913–12923, https://doi.org/10.1093/nar/gkac11516. Wang, X., Li, X., Yu, G. et al. Structural insights into mechanisms of Argonaute protein-associated NADase activation in bacterial immunity. Cell Res 33, 699–711 (2023).https://doi.org/10.1038/s41422-023-00839-77. An, Q., Wang, Y., Tian, Z. et al. Molecular and structural basis of an ATPase-nuclease dual-enzyme anti-phage defense complex. Cell Res 34, 545–555 (2024). https://doi.org/10.1038/s41422-024-00981-wJEOL新一代300kV冷冻电镜目前,市场在售的是JEOL新一代300kV冷冻电镜CRYOARM 300II (JEM-3300),其特点如下:高稳定性冷场枪科勒照明模式，消除光斑边缘菲涅尔条纹，提升采集效率低慧差光路系统，大范围移动电子束时光束质量稳定镜筒内置的Omega能量过滤器，一键实现零峰校正高真空样品存储仓，换样灵活图2 CRYOARM 300II外观相关产品 https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100507/C283127.htm

p 　　精确认识细胞当中的大分子结构对于理解它们的功能至关重要。Amunts等人利用冷冻电镜获得线粒体核糖体大亚基3.2埃的分辨率结构，还有最近利用冷冻电镜获取的其他一些高分辨率结构，这些成就预示着分子生物学研究的新时代，获取近原子分辨率的大分子结构将不再是X射线晶体学和核磁共振的特权。 /p p style=" text-align: center " img alt=" " src=" http://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/2014912171159.jpg" style=" width: 600px height: 350px " / /p p 　　图：利用冷冻电镜获得的近原子分辨率结构：(A)酵母线粒体核糖体大亚基，分辨率3.2 埃。(B) TRPV1离子通道，分辨率3.4 埃。(C)F sub 420 /sub -还原[NiFe]氢化酶，分辨率3.36埃。注：该图并不是按比例绘制的。 /p p 　　核糖体是古老的，大规模的蛋白RNA复合物，它将线性遗传密码翻译成三维蛋白质。线粒体——半自主细胞器，为细胞提供能量，拥有它们自己的核糖体，这一点和细菌非常类似。许多抗生素，如红霉素，通过阻止细菌的核糖体翻译机器来抑制细菌的生长。当设计新的抗生素，不能让他们同时阻断线粒体核糖体很重要。因此，认识这两种核糖体的详细结构是很有价值的。其他核糖体的结构已经通过X射线晶体学确定。Amunts等利用冷冻电镜确定了线粒体核糖体的高分辨率结构，这在不到一年前，很少有人会想到可能实现。 /p p 　　不用晶体而能够做到这一点无异于是一场革命。主要是因为采用了新的探测器——具有前所未有的速度和灵敏度的直接电子探测器。直接电子探测器能够直接检测电子，而不是需要先将它们转换成光子，然后再转化为光电子探测进行，目前广泛使用的CCD(电荷耦合器件)相机就是这样，但它们的分辨率不是很好。照相胶片从工作原理上来说，高分辨率成像效果应该更好，但它很难和越来越重要的快速读出电子速度及高数据吞吐量相兼容。 /p p 　　大约10年前，Henderson和Faruqi意识到，应该有可能设计出一种结合了CCD相机和胶片优点的直接探测电子的传感器。他们和两个竞争团队研发的探测器，采用了和大多数手机中的摄像头芯片基本相同的有源像素传感器技术。然而，手机的芯片不能用于电子显微镜，因为强烈的电子束会瞬间破坏它们。因此，首先探测器必须能够抗辐射。第二，探测器所需的像素要大很多，以防止富含能量的电子一次激发多个像素。第三，摄像头采用的芯片必须非常薄，完成每次读出电子160万像素，否则电子散射将会使图像模糊并降低分辨率。目前传感器的厚度大约是一张纸厚度的一半。 /p p 　　冷冻电镜只需要少量的样品，因此那些无法分离得到大量样品，利用X射线晶体学方法进行分析的物质，现在可以利用冷冻电镜得到高分辨率结构。这同样适用于不容易结晶的非均相样品或柔性复合物，因为不同颗粒或构象的物质的冷冻电镜图像在图像处理阶段很容易分离开。 /p p 　　新的检测器提供了另一种决定性的优势：当电子束撞击薄的、不支持冷冻的样品时，它们的快速读出能够补偿小的不可避免地移动。在新的相机问世前，由于电子束诱导移动引起的模糊是一个看似不可逾越的问题。现在，通过快速连续拍摄，可以得到一个区域的数十张图像，并且电子束诱导移动被检测到并反转在电脑上。这种去除模糊的影响戏剧性的和天文学哈勃望远镜相类似，尽管在这两种情况下引起模糊的原因是不同的。 /p p 　　新的相机也促使了低温电子断层扫描成像的重大突破，低温电子断层扫描能够得到全细胞、细胞片、或细胞区室的三维图像，如线粒体。利用断层成像识别分子特征，采用标准CCD相机甚至已达到亚纳米细节，新的探测器问世也必然给断层成像研究带来巨大的变化。 /p p 　　在新相机问世的同时，强大的极大似然图像处理程序也被开发出来。这些程序定义可靠客观的标准，来对几万或几十万个的单粒子图像进行平均处理，为的是要实现高分辨率。先进的检测器和软件相结合，获取的冷冻电镜结构，在相同的标称分辨率下，其清晰度和map definition比采用X射线晶体学解析的结构要好，因为在冷冻电镜图像中包含着高质量的相位信息。 /p p 　　冷冻电镜的分辨率革命是否意味着X射线蛋白质晶体学时代即将结束?当然不是。在可预见的将来，分子量小于100kD的小蛋白，分辨率达到2 Å 或更好将依然是X射线晶体学的领域。但是对于大的，易碎的，或者柔性结构蛋白(如膜蛋白复合物)，它们很难形成晶体，但却在生物医学中起着关键的作用，新技术将对此带来重大突破。在未来，对分子量大、已知的蛋白复合物，如核糖体，进行结晶将可能不再是必要的。相反，它们的结构可以从容并迅速的通过冷冻电镜来确定。这真是激动人心的时刻。（编译：秦丽娟） /p p & nbsp & nbsp 原文检索： a href=" http://www.sciencemag.org/content/343/6178/1443.short" http://www.sciencemag.org/content/343/6178/1443.short /a /p

图1 来源：诺贝尔奖委员会官网。北京时间10月4日17时45分，有着“理科综合奖”之称的诺贝尔化学奖揭晓。瑞典皇家科学院决定将2023年诺贝尔化学奖授予美国科学家Moungi G.Bawendi、Louis E Brus，俄罗斯科学家Alexei l.Ekimov ，以表彰他们对量子点的发现和研究。该奖项的授予充分表明了量子点技术在科学领域中的又一重要突破。 01量子点是一种纳米级半导体发光材料，通过施加一定的电场或光压，这些纳米半导体就会发出特定频率的光，而发出光的频率会随着半导体的尺寸的改变而变化。因此，我们通过控制它们的尺寸和形状，就可以控制其发出的光的颜色（如图2），从而获得独特的光学和电子特性（如图2）。 图2 量子点荧光随尺寸的变化示例。 由于量子点丰富的物理化学性质，吸引了很多学者投身其中，目前已经形成了很多重要的前沿技术。除了我们熟知的已经商业化的量子点液晶显示以外，量子点还可以用于未来显示、光伏发电、高性能激光光源应用、单光子光源应用以及作为荧光探针用于生物成像等。 02 作为一种独特的纳米材料，在量子点的研究中，首先会关注其光谱特征和量子产率；在一些情况下，电致发光效率和荧光寿命也是需要被测量的参数。 #宽广的光谱测量 在生物荧光探针等应用的量子点研究中，不仅需要测量可见光区的光谱，还可能需要测量近红外红外光的光谱。 图3 从可见到近红外连续光谱测量的双探测器方案。为了契合这样的需要，滨松Quantaurus-QY plus中不仅配备了高灵敏度高信噪比背照式CCD探测器（探测范围从紫外至约1100nm的近红外，如图3上左），而且配备了专门用于近红外波段的InGaAs探测器（从850nm至1650nm，如图3上右）。作为在光电行业深耕细作几十年，光探测器产品线非常宽广的技术型公司，滨松在Quantaurus系列产品中均选用了自产的探测器。并基于对探测器的深刻理解与定制，开发出了特有的“光谱无缝缝合”技术，使得通过可见光探测器和近红外探测器所得到的光谱能够衔接在一起（如图3），从而使用户可以在350-1650nm的范围内，横跨可见及近红外区域得到完整且精准的光谱和真实的量子产率数值。(如图4） 图4 文献案例：横跨可见到红外的光谱测量。500nm左右的峰为吸收光谱，1300nm左右的峰为发射光谱。(N. Hasebe, et al. Anal. Chem.&ensp 87&ensp (2015), 2360)。 #精准的量子产率测量滨松量子产率测试仪对上至100%，下至1%以下的量子产率都具有非常准确的测量能力（如图5）。 图5 滨松量子效率分析仪对一些标准样品的测试值与文献值的对比(K. Suzuki, et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 11 (2009), 9850)。 为了得到精确的结果，除了在硬件方面精益求精，滨松也一直在研究量子产率测量中的各种误差来源。比如对于许多量子点，激发光谱和发射光谱会有所重叠（如图6）；这意味着量子点发出的荧光有可能被自身再次吸收——这种自吸收（reabsorption)现象会导致量子产率的测量值低于真实值，而且越浓的溶液低估得越厉害（如图7）。图6 几种量子点的吸收及发射光谱。实线为吸收光谱，多点连线为发射光谱；蓝绿黑红对应着量子点尺寸从小到大。(U. Resch-Genger, et al. Nat. Methods 5 (2008), 763)。 针对这种低估量子产率的可能，滨松运用了对应的自动测量流程及算法（K. Suzuki, et al. Phys. Chem. Chem. Phys.&ensp 11&ensp (2009), 9850）保证得到最为准确的量子产率读数（如图7）。 图7 自吸收（Reabsorption)校正结果示例(K. Suzuki, et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 11 (2009), 9850)。#滨松量子产率测量仪Quantaurus-QY plus

中科院合肥物质科学研究院固体物理研究所团队突破“固态—固态”相变制冷材料研究的传统思维，提出“通过静水压驱动液—固相变实现制冷效应”（液态—固态）创新思想，在正构烷烃体系中获得室温庞压卡效应，为发展绿色环保的新型制冷技术开辟了新思路。相关成果日前发表于《自然-通讯》。　　态相变制冷材料在磁场、电场等外场驱动下迅速发生热响应，即固态相变热效应。该效应从周边环境中吸热和放热，利用吸热过程产生制冷效果。这类材料对环境影响极小，但制冷性能难以与传统气体制冷剂相匹敌，阻碍了其实际应用。　　固态、液态是两种常见的物质形态，两态之间的分子、原子有序度存在巨大差异，液—固相变时伴随着巨大的熵变，远高于固态相变时发生的熵变。同时，由于液态、固态的密度差异较大，相变时体积也会发生显著变化，使得相变温度对压力敏感，因此可以通过施加压力进行驱动，从而发生巨大热响应即压卡效应。　　受液态—固态相变特征的启发，研究团队首次提出利用压力驱动液—固相变实现庞压卡效应思路，在正构烷烃中发现低压力驱动的庞压卡效应。　　研究还发现，不管是固态还是液态，施加压力时正构烷烃内部均可形成静水压，避免使用时传压介质的添加，因此可提高冷量密度，便于制冷设备的小型化；正构烷烃成本低廉，物理化学性能稳定，工作温窗可调，相变过程可逆且不产生有害排放。因此，正构烷烃类材料在相变制冷领域具有广阔应用前景。　　此次研究为研发基于压卡效应的新型绿色制冷技术提供了新思路并奠定了材料基础，也为研发性能更加优异的新型庞压卡材料指明了方向。　　相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-022-28229-4

作为强大的结构解析工具，冷冻电镜在解析蛋白质结构中具有超强能力。RNA作为另外一种生物大分子，在生命活动中发挥着与蛋白质同等关键的作用，解析它们的三维结构也是科学家们持久探索的问题。但RNA由于分子量小，柔性大等因素，无论是依靠冷冻电镜还是其他结构解析手段，这一目的在往日很难实现。近日，哈佛大学廖茂富博士和尹鹏博士合作，利用ROCK技术改造RNA，赋能冷冻电镜技术，解析了多种RNA的高分辨结构，进一步扩展了冷冻电镜技术的应用场景，也为揭示RNA参与的生命活动，以及围绕RNA的药物开发，打开了全新局面。作为遗传分子DNA的姊妹，RNA支持着我们生活的世界。进化生物学家曾提出假设，认为在DNA和它所编码的蛋白质出现之前，RNA就已经存在并具有自我复制功能。而现代科学发现，只有不到3%的人类基因组被转录成信使RNA(mRNA)分子，并在后续被翻译成蛋白质。相比之下，82%的基因组被转录成具有其他未知功能的RNA分子。为了了解单个RNA分子的功能，在原子和分子键的层面上对其三维结构进行解析是极其必要的。通过对DNA和蛋白质分子进行结晶处理，研究人员已经可以通过X射线晶体学方法或核磁共振方法进行常规的结构研究。然而，由于RNA的分子构成和结构柔性特点，它们往往难以结晶，因此这些需要结晶的方法并不适用于解析RNA分子的结构。 近日，哈佛大学韦斯生物启发工程研究所(Wyss)的尹鹏博士和哈佛大学医学院(HMS)的廖茂富博士合作完成了一项研究，报告了一种对RNA分子进行结构研究的新技术"ROCK"。该技术可以将多个相同的RNA分子组装成一个高度组织化的结构，大大降低单个RNA分子的灵活性，并使其分子量成倍增加。应用于具有不同大小和功能的知名模型RNA作为基准，该团队表明ROCK技术能够将冷冻电镜 (cryo-EM) 方法应用在包含RNA亚基的生物大分子的结构解析上。他们的研究结果发表在《自然-方法》上。 与廖茂富博士一起领导这项研究的尹鹏博士说:「ROCK技术正在打破目前针对RNA进行结构研究的限制，使RNA分子的近原子级分辨率结构得以揭示，这一过程往往难以甚至无法用传统的方法实现。我们期望这一进展能为基础研究和药物开发的许多领域注入活力，包括正在蓬勃发展的RNA疗法。」获得对RNA的控制权 尹鹏博士的研究团队开发了多种方法，包括DNA砖块和DNA折纸术，这些方法使DNA和RNA分子能够根据不同的规则和需求进行自我组装，从而形成超大分子。他们假设，这种策略也能够将自然存在的RNA分子组装成高度有序的环形复合物，通过将特定分子连接在一起的方式，对柔性进行限制。许多RNA以复杂但可预测的方式折叠，在小片段之间进行碱基配对交互。其结果往往会将稳定的 "核心 "和 "茎环 "向圆环外侧凸出。 在ROCK技术(通过吻式发夹实现RNA寡聚化后冷冻电镜结构解析)中，目的RNA被设计成通过吻式发夹序列(红色)自组装成一个封闭的同源环，这些序列定位在在功能非必要的外周螺旋上(蓝色)。在确定了可编辑的非必要外周螺旋后，连接吻式发夹模体和目的RNA核心的螺旋的长度被计算优化。带有目的RNA的多个单独亚基的RNA构建体被转录、组装，通过凝胶电泳纯化，并通过冷冻电镜进行结构解析。 「在我们的方法中，我们构建了吻式发夹，可以将同一RNA两个拷贝的不同外围茎环连接起来，使之形成一个整体稳定的环，其中包含了目的RNA的多个拷贝。我们推测，这些高阶环可以通过冷冻电镜进行高分辨率结构解析，该技术已首次成功应用于RNA分子的结构解析。」 —刘迪，第一作者 描绘稳定的RNA 在冷冻电镜方法中，许多生物大分子的单一颗粒在低温下被瞬间冻结，以阻止它们的运动。随后，在电子显微镜和计算算法的帮助下，对颗粒各个方向的二维表面投影进行比较，以重建其三维结构，实现生物大分子的可视化。彭和刘与廖和他的前研究生弗朗索瓦塞洛(François Thélot)博士合作进行了该工作，后者是该研究的另一位第一作者。廖和他的团队在冷冻电镜领域、以及对特定蛋白质形成的单颗粒的实验和计算分析中做出了重要贡献。 廖茂富说:「与传统方法相比，冷冻电镜在解析包括蛋白质、DNA和RNA在内的生物分子的高分辨率结构细节方面有很大的优势，但是大多数RNA的小分子量和高柔性使其结构难以解析。我们组装RNA多聚体的新方法同时解决了这两个问题，通过增加RNA的分子量，并降低其柔性，我们的方法为基于冷冻电镜方法解析RNA结构这一领域打开了大门。」由于整合了RNA纳米技术和冷冻电镜方法，该团队将这一复合技术命名为"ROCK" (RNA oligomerization-enabled cryo-EM via installing kissing loops, 通过吻式发夹实现RNA寡聚化后冷冻电镜结构解析)。 为了证实ROCK技术的可行性，该团队将研究聚焦于四膜虫(一种单细胞生物)的大内含子RNA和固氮弧菌(一种固氮细菌)的小内含子RNA，以及FMN核糖开关。内含子RNA是散布在新转录RNA序列中的非编码RNA序列，必须被 "剪接"出来才能形成成熟RNA。FMN核糖开关存在于一些细菌RNA中，这些细菌会参与由维生素B2衍生的黄素代谢物的生物合成。在与RNA结合后，黄素单核苷酸(FMN)将切换其三维构象，并抑制其母RNA的合成。 在对四膜虫 I 组内含子的结构解析过程中，研究人员收集了约十万张ROCK技术处理的单颗粒冷冻电镜图像，通过一系列计算分析步骤重建了其结构，整体分辨率达到了2.98Å，结构核心的分辨率达到了2.85Å。最终的模型提供了四膜虫 I 组内含子的详细视图，包括之前未知的外围结构域(以土黄色和紫色显示)，它们构成了围绕核心的条带。 研究小组称，他们将四膜虫 I 组内含子组装成一个环状结构，使样品更加均匀，并能够利用组装结构的对称性来进行计算。虽然数据采集两的规模并不大，但ROCK技术的优势使研究小组能够以前所未有的分辨率解析该结构。RNA的核心结构以2.85Å的分辨率解析，揭示了核苷酸碱基和糖骨架结构的详细特征。研究小组还称如果没有ROCK技术加持，在当前的资源条件下，他们不可能做到这一点。 冷冻电镜还能够捕捉不同构象的分子。研究小组通过将ROCK方法应用于固氮弧菌内含子RNA和FMN核糖开关结构解析中，确定了固氮弧菌内含子在其自我剪切过程中的不同构象，揭示了FMN核糖开关配体结合部位的相对刚性的构象。 这项研究生动演示了RNA纳米技术如何推动着其他学科的发展。将天然状态的RNA分子结构进行可视化，对理解不同细胞类型、组织和生物体的生物及病理过程产生巨大的影响，甚至能够实现新的药物开发方法。 相关文献摘要高分辨率的结构研究对于理解各种RNA的折叠和功能至关重要。在此，我们提出了一种纳米结构工程策略，利用单颗粒冷冻电镜(cryo-EM)对纯RNA结构进行高效的结构测定。即ROCK技术(通过安装吻式发夹实现RNA寡聚化的冷冻电镜技术): 将吻式发夹序列安装到RNA的非必要功能茎上，使其自组装成具有多倍分子量和降低结构柔性的同源封闭环。ROCK技术能够以2.98 Å的整体分辨率(核心部分为2.85 Å)对四膜虫 I 组内含子进行冷冻电镜三维重构，以建立完整的RNA模型，包括以前未知的外围域。ROCK技术被进一步地应用于两个较小的RNA: 固氮弧菌 I 组内含子和FMN核糖开关，揭示了前者的构象变化和后者的结合配体。ROCK技术有望大大促进冷冻电镜在RNA结构研究中的应用。评论来源：Science Dailyhttps://www.news-medical.net/news/20220503/New-method-enables-the-structural-analysis-of-RNA-molecules.aspx文献来源：Nature Methodshttps://www.nature.com/articles/s41592-022-01455-w#citeas水木未来视界丨iss. 18

在全球变暖及能源紧张的背景下，对于实验室可持续发展越来越受到主流的重视，实验室仪器的设计和选择变得尤为重要。在实验室众多应用技术中，冷冻干燥因其温和的干燥能力和广泛的应用领域而受到推崇认可，但由于工艺时间过长，消耗能源并产生大量热，同时维持冻干机的低温条件需要使用大量制冷剂，对大气环境产生污染。瑞士步琦拥有超过 80 年的溶剂蒸发经验，在干燥领域拥有无可比拟的专业地位，一直在为实验人员提供各种问题的解决方案。步琦 LyovaporTM 系列冷冻干燥机致力于满足实验室冷冻干燥的复杂需求，从适合标准应用的 L-200 旗舰款可连续工作的 L-300，再到最新的产品 L-250，旨在推出先进的高能效冷却技术解决方案。在这个绚烂的初夏， 2024年6月4日瑞士步琦邀您共同见证一场科技创新与绿色环保的艺术盛宴——采用EcoStreamTM 技术的冷冻干燥机 L-250 隆重发布：适合您实验室的最环保的冷冻干燥方案！我们的创新冷却技术能在不影响质量和可靠性承诺的情况下，减少仪器对环境的影响。步琦冷冻干燥机 LyovaporTM L-250EcoStreamTM创新采用突破性压缩机设计，实现 -85°C 的冷凝器温度降低实验室中的热量输出和噪声排放利用天然冷却剂降低环境影响，全球变暖潜能值 (GWP) 低至 4（相当于 0.000380 吨 CO2，比使用传统制冷剂的同类设备节省约 7000 倍）节省能源提高性能采用智能压缩机设计，降低了电能消耗稳定的冰冷凝器温度可实现大样品量的完全溶剂收集，并配有终点测定功能通过水和有机溶剂的可靠冷冻干燥带来收益兼具高效和高控制力采用 Infinite-Control&trade 技术，可通过手机、平板和电脑远程控制仪器显示屏实时显示过程参数图表可轻松安装在工作台和手推车上或放进通风橱内配备样品保护模式，避免样品温度升高到设定的塌陷温度以上，以保护珍贵的样品根据应用需求而变化，可以从基本款升级到专业款仪器步琦的绿色决心ACT 标签自步琦建立初期，我们的仪器始终着重于为研究者们打造安全可靠的绿色实验室环境，一直关注实验室的可持续发展性。为此，配备绿色科技 EcoStreamTM 技术的冷冻干燥机其设计理念到生产制造整个流程均考虑到对环境的影响。冷冻干燥机 LyovaporTM L-250 是 MyGreenLab（我的绿色实验室）ACT 标签的候选者。MyGreenLab 是一家致力于推动科学研究可持续发展的非营利国际组织，ACT 标签的要求参照业内意见制定，表示归责性、一致性和透明度，对仪器在其整个生命周期中对环境影响认证，从制作过程、生产材料、物流运输到使用中的电力消耗、制冷化学品使用以及仪器废旧处理的可回收性都一一做出认证。我们一直在努力实践步琦可持续发展的绿色倡议，同时可以体现我们帮助客户建立环保实验室的决心。继 LyovaporTM L-250 发布，步琦提供了一条完整的冷冻干燥产品线，满足各种需求的最佳解决方案：__L-200L-250L-300经典款专业款基础版专业款连续款专业款冰冷凝器温度-55 ℃-85 ℃-105 ℃最大样品装载量6kg / 24h4kg / 24h12kg / 24h最大捕冰量6kg5kg不限EcoStream技术__●●__制冷剂全球变暖潜能值 GWP400043559加热搁板控制_●_●_●歧管架/非加热搁板/阻塞装置●●●●●●监测样品温度_●_●_●冻干终点判定_●●●_●触摸显示屏_●●●_●连接到软件_●_●_●通过步琦全新冷冻干燥机 LyovaporTM 系列仪器可以帮助您的实验室减少碳足迹，有效提升资源利用效率，同时旨在通过高效节能的实验涉笔为科研人员提供安全、环保的工作环境！

更清楚地看见生命分子的结构，有助于我们了解分子的功能和各个组分之间的相互作用。图源：EMBL。Credit: Agnieszka Obarska-Kosińska/EMBL and MPI of Biophysics编者按：2023年，Frontiers for Young Minds期刊网站再度邀请五位诺贝尔奖得主，专门为青少年撰写关于他们的研究的科普文章。《赛先生》获授权翻译了这一系列文章。了解生物的分子结构，一方面有助于科学家更好地理解这些分子的生物学功能，另一方面也对药物研发具有重要的指导意义。在下面这篇文章中，2017年诺贝尔化学奖得主理查德亨德森与Frontiers for Young Minds杂志撰稿人诺亚塞格夫，详解冷冻电子显微镜技术的发展历程，以及它如何引发生命分子结构的分辨率革命。诺亚塞格夫 理查德亨德森 ｜ 撰文Ano-GPT ｜ 翻译瞿立建 ｜ 校译理查德亨德森博士。他与雅克杜博歇（Jacques Dubochet）教授和约阿希姆弗兰克（Joachim Frank）教授因“开发冷冻电子显微镜，用于溶液中生物分子结构的高分辨率测定”，获得了2017年的诺贝尔化学奖。图片：A. Mahmoud，来源：诺奖官网。本文基于塞格夫对亨德森的采访撰写而成。结构生物学是观察构成生命的各种分子的结构，这些分子存在于人类和其他动物中，也存在于微生物和植物之中。为了解析这些结构，结构生物学家使用越来越精确的成像技术，从而“看见”或确定更小更多样的分子的结构。冷冻电子显微镜是一种非常先进和强大的成像技术：电子被发送到冷冻样品中，以确定单个分子的结构，其放大倍数足以看见原子。这些图像使我们更深入地理解生命的基本结构和功能。在本文中，我们将描述冷冻电子显微镜掀起的这场“分辨率革命”的发展过程。受访者亨德森博士因为这方面的贡献最终获得2017年的诺贝尔化学奖。眼见为实：看见微观的生命分子生物体包含许多重要的结构，并进行着多种活动。在人体内，我们有很多器官，它们由细胞构成，而细胞内又有很多细胞器和分子执行维持生命所必需的功能，例如能量代谢、排出废物、物质运输和抵抗有害因子等（图1）。为了了解生物体的工作原理并最终造福人类，我们需要密切观察这些微观分子的结构，以及这些结构执行的活动。结构生物学的使命便是观察这些生物组分的结构。过去，科学家们会从生命体内正在发生的特定活动着手，例如能量的代谢、转换和存储，再寻找参与其中的分子，通常是蛋白质和酶，然后才能去解析这些分子的结构。图 1：细胞内部的艺术效果图。您可以将细胞内部想象成一个密集的游乐场，其中包含许多不同的分子和细胞器，每个分子和细胞器都执行其独特的功能。要了解生命的运作方式，我们需要了解这些生命分子的结构和功能。然而在2000年，这一从功能到结构的研究思路发生了变化。因为这一年，通过人类基因组计划，科学家首次整理出完整的人类遗传信息的“指令集”（DNA碱基序列），这些遗传信息，甚至有约80%是之前不知道的。从那时起，通过基因信息，科学家可以在不必事先了解其功能的情况下先确定相关分子的结构。这开辟了结构生物学的全新路径。那么，科学家又是如何确定这些分子的结构呢？答案是：电子！电子和显微镜电子是存在于原子中的微小带电粒子，它的流动产生了电力。电子也是光和其他形式的电磁辐射——如X射线——的来源。你能相信吗，直到1895年，人类才发现了电子。在那一年，电子首次被英国剑桥大学物理系的科学家约瑟夫汤姆孙（J. J.Thomson）识别并命名。40年后的1935年，J. J.汤普森的儿子乔治汤姆孙（G. P. Thomson）证明了电子作为一种粒子，也同时表现出波的性质：它具有频率和波长，就像其他波一样。汤姆孙父子都获得了诺贝尔奖：父亲是因为电子作为粒子的发现，儿子是因为电子作为波的发现。不久之后，科学家意识到，如果电子表现得像波一样，从某种意义上说，它们一定也表现得像光一样，因为光也是一种波。因此，科学家想到也许可以用电子照亮他们想要观察的微小样品，就像我们基于可见光用眼睛、相机或普通显微镜来观察物体一样，这就是电子显微镜的起源。电子的波长很短，大约是可见光波长的十万分之一。而波长越小，样品放大的倍数越大。这意味着用电子拍摄的照片能显示出更多的细节，也就是说电子显微镜具有很高的分辨率。由于它的高分辨率，电子显微镜可以解析以前不可能看清楚的微小分子的结构。电子显微镜如何工作？电子显微镜中装有能够发射高能电子束的装置，能够穿过待研究的样品（如图2A所示）。当电子穿过样品时，它们与样品中的原子相互作用而偏离原来的行进路径——称为衍射，偏离方式决定于样品中原子排列的方式。因此，电子通过样品时“拾取”了其结构信息。电子随后通过特别设计的电磁场进行聚焦，这种电磁场称为电磁透镜，类似于相机内的镜头，然后被电子探测器记录下来。在这个阶段，科学家得到了从样品中衍射的电子的图像，然后将其转换为样品本身的图像。这种转换基于简单的物理学，其描述了被测物体与所成图像之间的关系。这一转换取决于许多因素，包括电子的波长和所使用的透镜，但这都由显微镜专家来处理。图 2：电子显微镜。(A) 在电子显微镜中，电子源释放出一束热的高能电子，穿过被置于真空环境的样本。当电子与样品相互作用时，它们会发生衍射（散射），随后被特殊透镜收集和聚焦，然后被电子检测器检测。(B) 剑桥大学的电子显微镜，它允许科学家对冷冻生物样本进行成像。图片来源：剑桥大学电子显微镜的挑战尽管电子可以帮助我们获得非凡的分子图像，但仍需克服重大挑战。首先，正如量子物理学告诉我们的那样，单个电子的活动具有不确定性。当你问电子遇到特定分子时会发生什么时，他们不会给出明确的答案。相反，他们有一定的概率（可能性）参与每个可能的结果。在电子世界中，所有可能发生的事情都确实发生了，每个选项都有确定的概率。这意味着科学家必须从许多电子中收集答案，并开动头脑，将这些信息组合起来。为实现这一目标，我们用数百万个电子照射样本，并使用它们的总体平均值来获得合理的答案。其次，电子的能量非常高，在成像过程中必须要穿过样品，而这会对样品造成损坏。 这 些超高能电子和任何其他类型的高能辐射一样，可以将样品分子中的电子打出来。 这会改变样品分子的形状和特性，因为生物分子相对脆弱。 因此，科学家很难在单个生物分子被破坏之前获得足够的结构信息。 应对这一挑战的一种方法是，拍摄许多独立的、相同的分子的图像： 至少 500 个，并对图像进行平均以获得分子典型的结构。 另一种方法是以特殊方式冷却样品，使其更能抵抗电子损伤——这将在下一节中介绍。另一个挑战在于，电子一旦靠近任何原子就会发生衍射。这意味着电子源和样品之间必须畅通无阻，这样电子才能到达目标分子，而不会因其他分子（如空气中的氧气和氮气）挡道而散射。换句话说，科学家必须在电子显微镜的样本周围创造一个真空。然而由于生物分子总是处在含水溶液中（想一想血液中的分子），水分子难免会蒸发到真空之中，此外水分的蒸发还会使样本过于干燥，这又通常会损坏样本中的生物分子。面对这些问题，结构生物学家发挥他们的创造力，利用水的独特性质来应对这一挑战。水在极低温度下能保持液态吗？为了解水的独特性质，您可以尝试下面这个实验（图 3 ）。拿一个带盖的空罐子，装满水，在水下拧紧盖子从而避免罐子里混入气体，然后将其放置于冰箱的冷冻层。一天之后，罐子里的水温将下降至− 10 °C 或− 20 °C（通常情况下水会在0 °C时结冰）。第二天，把罐子从冰箱里拿出来看看——水是变成了固态冰，还是保持液态？图 3：家里的过冷水。(1) 取一个空罐子，装满水，确保里面没有气泡。(2) 将罐子密封好 (3) 放入冰箱冷冻一天。(4) 然后，取出罐子。水是结冰的还是液态的？如果它仍然是液体，你就制得了过冷水！大多数情况下，您会发现水仍然是液态，尽管它已经冷却到低于其冰点 (0 °C) 的温度。在我们的实验中，我们希望将水进一步冷却到− 170 °C 以下，因为在这个温度下它变得平静又稳定。我们还希望避免产生冰晶，因为它们会干扰我们的测量。为此，我们必须使用雅克杜博歇 实验室开发的特殊冷却方法，他与我 (理查德亨德森) 、约阿希姆弗兰克于2017 年共同获得了诺贝尔化学奖。在这种方法中，我们要用到非常冷的液体乙烷或丙烷（天然气中的成分，组成原子只有碳和氢），将乙烷/丙烷液体冷却至− 185 °C，然后我们将一层非常薄的水膜浸入其中，这层水膜在极端时间内——约千分之一秒——迅速冷却，以至于没有时间形成有组织的冰晶，而是保持无序的液态形式 [1]，我们称之为无定形冰。这样，我们就得到了过冷水。热电子和冷样品的神奇组合事实证明，过冷水的薄膜非常适合我们想要用电子显微镜成像的生物分子悬浮在其中。当我们将这个冷却步骤添加到成像过程中时，就是所谓的冷冻电子显微镜技术。冷冻电子显微镜技术使我们能够应对前文提到的两个挑战：一方面它使标本稳定，从而更能抵抗高能电子的破坏，另外，它允许生物分子处于自然的水环境中，避免水蒸发到真空之中。它还有一个更重要的优势：与大多数其他液体不同，水在冷却到 4 °C 以下时会膨胀，这一特性有助于生物分子在过冷水中保持完好。想象一下，如果水在冷却时收缩，它就会挤压甚至破坏要成像的分子。这种相当简单但高效的冷冻电子显微镜成像方法使我们大大提高了生物分子成像的分辨率。这就是它有时被称为“分辨率革命”的原因。图 4：冷冻电子显微镜拍出的图像。(A) 一种称为腺病毒的致病病毒的结构。该图像显示了称为衣壳的外表面，它是包裹病毒遗传物质的蛋白质外壳。颜色代表距球体中心的距离：红色距离中心最远，蓝色距离最近。(B) 一种参与微生物能量产生的酶。颜色代表酶的各个次级结构单元（片段）。(C) 2013 年（左，浅紫色）和 2017 年（右，深紫色）冷冻电子显微镜的分辨率对比。图片来源：(A) 改编自参考文献 [2]；(B) 改编自参考文献 [3]；(C) Martin Hö gbom ，斯德哥尔摩大学，基于 V. Falconieri 的图像。冷冻电子显微镜的未来电子是对生物分子成像的最佳粒子。为了让您了解它们有多好，我们把它们与另外两种常用粒子进行比较：X 射线光子（类似于光子，但波长较短）和中子（一种来自原子核的粒子）。我们可以计算出成像时所获得的结构信息量与该粒子在样本中造成的损害的比值，以此来衡量该粒子的成像效果。根据该标准，电子比 X 射线好 1000 倍，比中子好3倍！这就是我和我的同事多年前开始使用电子而不是其他粒子的原因。如今，冷冻电子显微镜已经获得非常成功的应用，使用它的结构生物学家的数量已经很多了，但还在迅速增加。冷冻电子显微镜仍有很大的改进空间。一是改进电子探测器，它们仍然不够大或效率不够高，使我们实际所用的电子比理论上应使用的电子要多得多。此外，当电子束接触样品时（包括水分子和生物分子），如果能进一步减少样品的运动将会改善成像效果[4, 5] 。我们相信，在大约 5 年的时间里，应对这些挑战将会取得重大进展。届时我们将拥有更强大的工具，让我们更好地理解许多生物学问题，例如生命如何运作以及如何繁殖。我们获得的信息可能有助于我们维护人、动物和植物的健康。我们可以期待冷冻电子显微镜的光明前景！给年轻人的建议我，理查德，想分享一些我在整个职业生涯中遵循的实用建议。这些建议来自1960 年诺贝尔生理学或医学奖得主彼得梅达沃 (Peter Medawar) 的著作。获得诺贝尔奖后，彼得梅达沃出版了《可解的艺术》（The Art of the Soluble）和《寄语青年科学工作者》(Advice to a Young Scientist)两本书。他在书中说，科学和生活中有很多有趣的东西，我们应该对一切事物保持好奇。但我们也应该选择一些我们特别感兴趣的东西来做。此外，他说科学家们应该致力于当前可以被回答的科学问题，而不是 100 年后才能被解决的那一类遥远的问题，因为那已经超出了科学家的一生。他认为科学是可解决的艺术，得专注于可以解决的问题。科学家应该基于现在的技术回答当前可以被回答的问题。我读大学的时候学的是物理，当时，我想知道物理学会走向何方，我记得我列了一个清单，列出了关于未来所有有趣的话题。有聚变研究，涉及从氢聚变中产生无限的能量。然后是高能粒子物理学，这一领域的研究促成了新粒子的发现，包括希格斯玻色子等。还有固体物理学，它推动了计算机工业和微芯片的发展。生物物理学、天体物理学、宇宙学、黑洞和中子星等都是其他有趣的话题。如果我选择其中的任何一个主题来研究，它们都会同样有意思、令人兴奋。所以，如果你决定从事科学，你必须选择你感兴趣的东西，这样你的研究和工作就是自发的，而不是因为受到任何人的强迫。当你有兴趣和上进心时，遇到困难也不太会困扰你——你只会把它当作一个挑战并继续前进。一旦你选择了一个有趣的主题，在你真正朝着那个方向前进之前，最好尽可能多地了解你为研究这个主题可以进行的各种活动。如果经过 6 个月或一年的努力，结果证明你的想法不是很好，请不要犹豫重新思考并寻找新的方向。与过去相比，今天的科学发展非常迅速。仅在 100 年前，我们甚至不知道 X 射线和电子的存在，而现在我们掌握了整个人类基因组的信息，我们拥有处理 DNA 的复杂方法，并且我们几乎可以弄清楚我们想要的任何东西。未来 100 年将是活着的好时机——也是成为科学家的好时机。享受你的生活，把自己投资在你最感兴趣的事情上！作者致谢：感谢 Alex Bernstein 提供插图、Susan Debad 对手稿的编辑。封面图来源：英国医学研究理事会（MRC）分子生物学实验室 via PNAS.

美国康塔仪器公司近日推出用于气体吸附分析仪和真密度分析仪的新型紧凑型电制冷/热温度控制器选件。 全自动气体吸附分析仪是用来测量多孔材料和粉末的比表面积和孔径分布的经典仪器。虽然大多数这类测量使用低温液化气体（如液氮），但许多应用仍然需要在一个差异极大的温度下进行测量，如在室温或水的冰点。这些较高的温度必须得到很好的控制，即恒温。最好的恒温方法是通过主动制冷/加热以确保温度的稳定性，而不是，例如，依靠融冰获得0℃。因此，一般都是采用冷热循环水浴恒温器实现相应温度。虽然这些恒温器性能很好，并且可适用相当宽的温度范围，但他们往往太大，太耗电，不适用于小规模的自动调温作业。相比之下，利用Peltier电子陶瓷装置的恒温器制冷和加热在封闭体系的循环液，这使得流体的蒸发非常低，响应时间非常快。 该温度控制器选件可以用于以下&ldquo 循环杜瓦组件&rdquo ： NOVA 循环杜瓦组件: p/n 01655-7757 Quadrasorb循环杜瓦组件: p/n 01655-7757-SI Autosorb-iQ循环杜瓦组件: p/n 01655-7757-iQ 1 更宽的温度范围 (-28degC to 100degC)可选择压缩机致冷/加热循环水浴恒温控制器(220-240V) P/N02127-1. 该附件也是康塔全自动真密度分析仪Ultrapyc- T 1200e 的理想附件 ，与配有内置恒温循环线圈的外部端口连接。 珀耳帖（peltier ）取代了有单独加热和冷却的元素和相关的压缩机，使新的循环控制器附件体积与真密度分析仪相匹配（12&ldquo 宽x 12&rdquo 深）。 该恒温控制器控温范围可从－5℃ ～ 65℃，提供必要的接头和软管。电压工作范围90－240V。订货编号 P/N 01215－TE－1。 2当用于 Ultrapyc-T 1200e 时，工作温度应该在15 - 50degC 之间。

产品概述：冷杉PG-1100系列便携式气相色谱仪，采用符合国标的氢火焰离子化检测器(FID)检测技术，产品符合HJ1012-2018《环境空气和废气 总烃、甲烷和非甲烷总烃便携式监测仪技术要求及检测方法》和HJ38-2017《固定污染源废气 总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定 气相色谱法》。可用于污染源废气有组织排放和厂区厂界无组织排放等多种应用场景，便于污染源普查、摸底排放、泄露监测、比对验收、走航巡查及环境执法。产品特点：合规—— 规圆矩方，准绳嘉量 - 完全符合HJ1012-2018和HJ38-2017标准要求，比测、鉴定有依据 精确—— 精益求精，准确测量 - 采用色谱柱反吹技术，适用各种复杂工况，不惧高沸点化合物干扰测量 - 管路特殊处理工艺，最小化残留与吸附，确保测量数据精确 稳定—— 波澜不惊，稳若泰山 - 高精度电子气路控制（ EPC ），控压精度高，保证测量结果稳定 - 关键零部件使用高品质进口件，确保运行稳定 快捷—— 玲珑轻便，随时待命 - 冷机启动8分钟即可运行，到场2分钟即可获取数据* - 气源内置，主机重量低于10千克，真正便携* 持久—— 低能耗，大储存，续航无忧 - 超大容量锂电，绿色环保能源。 - 单气瓶连续运行续航超过4h，无缝更换气瓶* 友好—— 细心呵护，安全护航 - 屏幕、主机分离式设计，操作更舒适，避免操作者长时间暴露于现场恶劣环境 - 更低维护成本，电池、气瓶可循环充放，重复使用，部件耗材可单独更换 - 金属固态储氢技术，保障使用安全稳定、方便乘坐公共交通工具 - 现场即刻打印报告，固定测试结果固定污染源便携式气相色谱仪技术参数：指标参数检出限≤0.8mg/m3样品空白＜仪器检出限定量重复性≤2.0%（甲烷）线性误差±2.0%F.S.（甲烷）加标回收率80%~120%分析周期≤2min环境温度影响±5.0%F.S.内振动影响±2.0%F.S.内氧气影响±5.0%F.S.内供电220v±10%使用环境0~45℃进样量500ml/min氢气续航8h燃烧气续航4h载气续航4h监测因子 NMHC数据存储1年仪器尺寸250mm×280mm×421mm（L×H×D）仪器重量≤10kg （不包括电池）电池重量≤4kg电池容量20HA电池续航时间＜12h创新点：合规—— 规圆矩方，准绳嘉量 - 完全符合HJ1012-2018和HJ38-2017标准要求，比测、鉴定有依据 精准—— 精益求精，准确测量 - 采用色谱柱反吹技术，适用各种复杂工况，不惧高沸点化合物干扰测量 - 管路特殊处理工艺，最小化残留与吸附，确保测量数据精准 稳定—— 波澜不惊，稳若泰山 - 高精度电子气路控制（ EPC ），控压精度高，保证测量结果稳定 - 关键零部件使用高品质进口件，确保运行稳定 快捷—— 玲珑轻便，随时待命 - 冷机启动5分钟即可运行，到场2分钟即可获取数据* - 气源内置，主机重量低于10千克，真正便携* 持久—— 低能耗，大储存，续航无忧 - 超大容量锂电，绿色环保能源。 - 单气瓶连续运行续航超过4h，无缝更换气瓶* 友好—— 细心呵护，安全护航 - 屏幕、主机分离式设计，操作更舒适，避免操作者长时间暴露于现场恶劣环境 - 更低维护成本，电池、气瓶可循环充放，重复使用，部件耗材可单独更换 - 金属固态储氢技术，保障使用安全稳定、方便乘坐公共交通工具 - 现场即刻打印报告，固定测试结果 冷杉便携式气相色谱仪PG-1100

-- 为NORAN System 7微区分析系统提供最优的探测器尺寸、分析速度和分辨率 中国上海，2012年8月10日 &mdash &mdash 7月30日，科学服务领域的世界领导者赛默飞世尔科技（以下简称：赛默飞）在2012显微镜学和微区分析大会上发布新型赛默飞UltraDry硅漂移（电制冷）X射线探测器。该探测器为同类最优，为金属和矿物、先进材料和半导体等行业应用提供更快速、准确的（微区）X射线分析。它进一步提升了广受赞誉的赛默飞NORAN System 7 X射线微区分析系统的性能。 赛默飞副总裁兼分子光谱和微区分析产品总经理John Sos指出：&ldquo 我们的UltraDry硅漂移（电制冷）探测器在超高的采集速率下具有优异的分辨率，这在当今的纳米技术和先进材料应用分析中是至关重要的！我们对该探测器的卓越改进使我们NORAN System 7系统整体能以最快的速度获得最多的数据。加之使用我们独有的高级数据处理工具 &mdash &mdash COMPASS软件和直接倒相软件，用户可以满怀信心地将其EDS分析结果提升至全新的水平。&rdquo UltraDry硅漂移（电制冷）探测器性能的提升是其设计和技术工艺改进的直接成果。该探测器提升了能量分辨率的界限，在Mn-K&alpha 的能谱谱峰分辨率高达123eV。采用尺寸较小先进的场效应晶体管（FET）与晶体一体化的卓越设计在最大程度上减小了导致电噪声的分布电容。UltraDry探测器能够高效地操控脉冲堆积处理，使其在高速处理中具有最佳的分辨率和最小的死时间比率。无需外部附属设备或液氮制冷。 新型的UltraDry探测器提供宽范围的晶体有效面积选择（10mm2，30mm2，60mm2 和100mm2），并具有先进的窗口工艺技术和独一无二的可分析至元素铍的轻元素完整的分析算法。其他关键特征包括： &bull 旨在使样品至探测器距离最小化和探测器立体角最大化的用户定制设计 &bull 独有的旨在创造最大工作距离范围的垂直开槽的准直器 &bull 操作环境温度至35° C NORAN System 7是非常适用于金属和采矿、先进材料、学术研究、半导体和微电子、失效分析、缺陷审查等材料电子显微微区应用分析的卓越平台！ 欲了解更多有关NORAN System 7和UltraDry（电制冷）探测器的信息，请访问网站www.thermoscientific.com。 关于赛默飞世尔科技 赛默飞世尔科技（纽约证交所代码： TMO）是科学服务领域的世界领导者。我们的使命是帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年销售额120亿美元，员工约39,000人。主要客户类型包括：医药和生物技术公司、医院和临床诊断实验室、大学、科研院所和政府机构，以及环境与过程控制行业。借助于Thermo Scientific、Fisher Scientific和Unity&trade Lab Services三个首要品牌，我们将创新技术、便捷采购方案和实验室运营管理的整体解决方案相结合，为客户、股东和员工创造价值。我们的产品和服务帮助客户解决在分析领域所遇到的复杂问题与挑战，促进医疗诊断发展、提高实验室生产力。欲了解更多信息，请浏览公司网站：www.thermofisher.com 关于赛默飞中国 赛默飞世尔科技进入中国发展已有30年，在中国的总部设于上海，并在北京、广州、香港、成都、沈阳等地设立了分公司，目前已有超过1900名员工、6家生产工厂、5个应用开发中心、2个客户体验中心以及1个技术中心，成为中国分析科学领域最大的外资企业。赛默飞的产品主要包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等，提供实验室综合解决方案，为各行各业的客户服务。为了满足中国市场的需求，目前国内已有6家工厂运营，苏州在建的大规模工厂2012年也将投产。赛默飞在北京和上海共设立了5个应用开发中心，将世界级的前沿技术和产品带给国内客户，并提供应用开发与培训等多项服务；位于上海的中国技术中心结合国内市场的需求和国外先进技术，研发适合中国的技术和产品；遍布全国的维修服务网点和特别成立的维修服务中心，旨在提高售后服务的质量和效率。我们致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。欲了解更多信息，请登录www.thermofisher.cn

苏昭铭：博士，四川大学生物治疗国家重点实验室博士生导师。华西生物国重创新班"一对一"指导教师。前不久，苏昭铭老师带领课题组在Nature发表文章。优秀的成绩并非偶然，从学生、学者到老师，苏昭铭一路走来，一路坚守。从“尖子生”到“好老师”从学生到学者，在求学的过程中，苏昭铭没有吝啬时间的付出，也未曾停止向更高处的探索。在离开北京大学后，苏昭铭前往美国北卡罗来纳州立大学攻读博士学位。在不断钻研的过程中，苏昭铭找到了坚守的方向。博士阶段，苏昭铭的研究方向是有机化学。“博士最后一年，随着基础知识的积累，我逐渐产生自己的想法，也发掘着自己的未来方向”，他回忆到，“在自由文献讨论的课堂上，有关生物的相关命题启发着我去探索自己真正的兴趣所在。”博士毕业后的苏昭铭并没有止步，他先后前往美国Scripps Florida研究所，美国贝勒医学院从事博士后研究。“博士后阶段帮助我从一个刚毕业的学生过渡到一个可以从事严肃科学研究的工作者”，两次转型使苏昭铭完成了研究重心从化学到生物的成功过渡，也寻找到了“让我觉得更有意义和挑战性”的科学课题。从学者到老师，时间与经验的积淀是为人师的必经之路。即使已经拥有一份华丽的简历，苏昭铭却始终“还想再去高处看看”，他质问自己，“既然我作出选择，并付出这么多时间，那为什么我不能做到世界顶尖的水平呢？”2017年，苏昭铭加入斯坦福医学院，任职高级研究员，在美国科学院院士Wah Chiu实验室从事冷冻电镜相关的研究。苏昭铭深知，对于科研，时间的积淀是必须的也是急不得的， “只有当你具有独立思考的能力和清晰的目标，才能担负起领导课题组的责任”。2019年，归国后的苏昭铭选择了四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室。“川大对于科研的纯粹吸引了我，川大‘华西生物国重创新班’以提升本科同学的科研能力和创新思维为宗旨的创新人才培养模式，也引起我极大的兴趣。我们不仅有自己纯粹的科研追求，还能为川大的优秀人才培养做出贡献”。苏昭铭说。四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室拥有西南地区唯一的冷冻电镜平台，在魏于全院士的大力支持下，课题组应用多种冷冻电镜技术，进行RNA的结构及功能的探索，缓缓揭开了“RNA结构与功能关系”这层神秘的面纱。“苏老师是一个‘可沟通’的老师”，这是苏昭铭的第一位研究生对他的评价。谈及学生管理，苏老师回忆起自己的博士生导师。导师随性而专注的工作状态无形中对苏昭铭形成了一种指引，“他让我觉得我也可以从事科研，也意识到科研的价值与乐趣所在”。在带领课题组的过程中，苏老师也将这种观点传输给自己的学生: 一是要确认同学的心态，“科研需要大量的时间付出，对于每一名学生，我都需要确认他们是否从内心选择这样的道路，这是对他们人生的‘负责’”；二是要“接地气”，不算壮大的课题组却气氛感十足，“如果让学生对科研产生一种遥不可及的距离感，会让他们对此产生抵触与畏难情绪”。除了带领课题组进行深入的探究，基于生物治疗国重的人才培养平台，苏昭铭老师也负责部分本科教学的课程。通过扩展冷冻电镜的相关知识，带领同学们认识着前沿的科学技术，受到广泛好评。“探索”，是科研的至美之境目前，苏老师团队的主要研究方向为应用冷冻电镜技术，探索生物大分子，尤其是RNA的精细结构。前不久，苏昭铭课题组在Nature发表文章，他们运用冷冻电镜单颗粒重构技术首次解析了全长四膜虫核酶的高分辨结构，揭示了外围区域结构及其远程调控催化活性的功能，阐明了在底物结合和催化过程中的内部引导构象的变化。在这项研究中，课题组成员主要负责电镜结果的数据处理。“对于我们的研究，数据处理对成果的贡献要占到50%以上的比重”，苏昭铭向我们介绍到，“数据的分析是对凌乱数据的梳理，不加分析的原始数据难以得出有意义的结论”。这项研究解析了截至目前全世界分辨率最高的纯RNA冷冻电镜结构，填补了40年来在全长四膜虫核酶结构功能研究上的空白，也为用冷冻电镜进行RNA结构研究提供了参考。攻读博士期间，苏昭铭一直聚焦于合成研究领域，学习冷冻电镜技术，而丢掉“老本行”这样巨大的转变需要勇气，也需要大量时间与经历的投入。苏昭铭用两段博士后经历完成了这个转变。第一个博士后阶段，苏昭铭瞄准了生物领域的“RNA”分子，将其与化学相联系，“在我看来，相对于蛋白质来说，RNA的研究还有很多空白，而他作为中心法则中上承DNA下启蛋白质的生物大分子，其结构与功能应得到我们更多的关注”。第二个博士后阶段，苏昭铭在贝勒医学院初步开启了RNA冷冻电镜结构功能研究之旅。回首博士后的科研探索经历，他不禁感慨道，“这样的过渡需要时间的付出，又或者说这些时间的付出成就了这样的转变”。深度、高度，是苏昭铭对待科研“纵向探索”的追求，而在选题的诞生过程中，他也总会“横向挖掘”各个领域的关联，通过冷冻电镜观测RNA的先进技术，解决现代医学的重要问题。谈到选题的诞生，他说道：“许多想法不是在办公室中凭白产生的”。读文献，帮助回顾已有的进展，而参与学术会议则是想法碰撞的重要机遇，“在交流中我们也会寻找与各个学科领域的合作关系”。“足球”，是生活之至乐所在为各学院老师所公认的，除了苏老师的科研水平，还有他精湛的“球技”。足球，是苏昭铭工作之余必不可少的娱乐方式。苏昭铭对足球的热爱要从学生时代说起，他从小对球类运动充满兴趣，足球则逐渐更成了他在科研工作之余寻找“乐子”，放松自我的不二选项。“科研工作者与其他工作所最不相同的，大概就是‘无时无处不在思考’”，苏昭铭老师笑称，“运动帮我们保持更好的身体和心理状态”。来到华西后，苏昭铭在球场结识了同样热爱足球的同事朋友，带领组建了华西国重教职工球队。每周两次的足球训练，“踢着踢着就成了习惯”，足球成为苏昭铭生活的一部分。在第二届川大教职工足球联赛中，苏昭铭所在的华西国重教职工球队获得冠军，而他也在比赛中获得“最佳射手”的称号。实验室或绿茵场，苏昭铭在科研与生活中找到自己的平衡；奔跑或思考，他似乎永远专注而充沛地，进行无止境的探索。未来，苏老师将带领课题组，继续应用冷冻电镜的技术，探索生物RNA的结构与功能，为基础医学的认知与药物疗效验证提供新的思考！

p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 201508210836068535.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201508/noimg/a35de701-612c-4691-87ab-8ffa6b744c6b.jpg" / /p p 　　8月21日，清华大学生命科学学院施一公教授研究组在《科学》周刊(Science)同时在线发表了两篇背靠背研究长文，题目分别为“3.6埃的酵母剪接体结构”(Structure of a Yeast Spliceosome at 3.6 Angstrom Resolution)和“前体信使RNA剪接的结构基础”(Structural Basis of Pre-mRNA Splicing)。 /p p 　　第一篇文章报道了通过单颗粒冷冻 a href=" http://www.instrument.com.cn/zc/1139.html" target=" _self" title=" " 电子显微 /a 技术(冷冻电镜)解析的酵母剪接体近原子分辨率的三维结构，第二篇文章在此结构的基础上进行了详细分析，阐述了剪接体对前体信使RNA执行剪接的基本工作机理。清华大学生命学院闫创业博士、医学院博士研究生杭婧和万蕊雪为两篇文章的共同第一作者。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 201508210834276549.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201508/noimg/76442051-b081-40d5-81cc-c4b20324e1c0.jpg" / /p p 　　这一研究成果具有极为重大的意义。自1993年RNA剪接的发现以来，科学家们一直在步履维艰地探索其中的分子奥秘，期待早日揭示这个复杂过程的分子机理。施一公院士研究组对剪接体近原子分辨率结构的解析，不仅初步解答了这一基础生命科学领域长期以来备受关注的核心问题，又为进一步揭示与剪接体相关疾病的发病机理提供了结构基础和理论指导。 /p p 　　清华大学将于近期召开新闻发布会，介绍这项重大的科研成果。 /p p 　　另据《赛先生》对施一公的一篇专访介绍，“这项研究成果的意义很可能超过了我过去25年科研生涯中所有研究成果的总和!”施一公振奋地表示：“我此前以通讯作者身份在《科学》、《自然》和《细胞》上发表的文章总共接近50篇，但我觉得这次的意义特别重大!” /p p 　　6月24日，Nagai研究组的一篇论文于《自然》网站在线发表，其工作将剪接体所涉及的一个中心复合物tri-snRNP的分辨率提高到了5.9个埃米，一度引起轰动。而此前人类对基因剪接体的认识精度只有29个埃米。1埃米为10 sup -10 /sup 米，即把1米分成十亿份，其之微小可以想见，因此Nagai的最新工作被称为近原子尺度的结构研究。 /p p 　　而施一公团队此次得到的结果不仅将精度由5.9个埃米提高到了3.6个埃米，而且其解析对象是真正的剪接体，而不是Nagai团队所取得的参与剪接体组装过程的复合物，从而第一次在近原子分辨率上看到了剪接体的细节。 /p p 　　对于施一公团队的最新成果，很多同行给出了非常高的评价：将受诺奖考虑。 /p p 　　一直以来，研究蛋白质结构有三种主要方法：X射线晶体衍射、核磁共振以及单颗粒冷冻电子显微镜(冷冻电镜)。而施一公所采用的冷冻电镜技术在过去两年里取得了革命性的进展，一方面是它的照相机技术，一方面是其软件分析的图像处理技术，尤其是前者的进步大幅提高了冷冻电镜的解析能力。 /p p 　　施一公说：“如果没有冷冻电镜技术，就完全不可能得到剪接体近原子水平的分辨率。” /p p 　　尤为幸运的是，早在冷冻电镜技术还远未成势的2007年，清华大学就在上述三种方法中选择了重点发展冷冻电镜技术，如今清华拥有世界最大的冷冻电镜系统。施一公把他和同事们当年卓有远见的选择归于“幸运”，他说“如果没有冷冻电镜肯定做不到今天的结果，而当年确实没想到冷冻电镜会出现飞跃性的进展。” /p p 　　“幸运”远不止是当年选对了技术。除了仪器的进步，在施一公看来，他们能领先竞争对手的主要原因是拥有极为成熟的样品处理方法。“也就是说如何让蛋白质服服帖帖、性质稳定，成为适合结构解析的样品”，他半开玩笑地说“这是我们的独门绝招，这个绝招即便写出来，别人不在我的实验室做上一两年也很难理解或吃透，因为这是师傅带徒弟一点点积累起来的。” /p p 　　除了靠谱的仪器、技术和学生，施一公说，“胆量”给了他们最大的惊喜。“本来我们的样品不是最理想的状态，学生有点不敢试，我说不妨上一下试试，最多就是不成功，只要有15埃的分辨率就很好了，结果算出来竟然有3.6埃。我们在今年整个4月份里做计算，那一个月突破连连、都跟做梦似的!” /p p /p