技術文章
TECHNICAL ARTICLES在近期的新·冠疫情中,各類mRNA疫苗紛紛采用了LNP作為遞送載體,有效避免了核酸被降解,提高了mRNA進入細胞的效率。在LNP的應用研究中,質量控制往往為重要也為困難的環(huán)。LNP的質量(如其包封率、載藥量與穩(wěn)定性)很大程度上取決于其囊泡的結構是否均勻、穩(wěn)定,這就需要研究人員對LNP進行透射電鏡成像,來直接觀測LNP的囊泡結構、粒徑等形態(tài)信息。
隨著科研的進步,人們對成像儀器的要求與日俱增。但是即便在高分辨成像設備多如牛毛的今天,生物樣品的透射電鏡成像卻直是個難題。所謂“電鏡易得,樣品難求”,如何制得個無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。這個難題很大程度上是由透射電鏡的高電壓與制樣中的染色/負染步驟導致的。
負染是在使用傳統(tǒng)透射電鏡對生物樣品成像時“不得不”采用的樣品處理手段,但是負染的處理手段也會帶來顯著的問題:
、就是生物樣品制樣復雜,在制樣染色過程中,樣品容易產(chǎn)生收縮、膨脹、破碎以及內(nèi)含物丟失等結構改變;
第二、重金屬鹽離子本身會對生物樣品的形貌造成不可逆的損害,這種損害在傳統(tǒng)制樣過程很難避免;
第三、負染所得的“負像”并不能真實地反映生物樣品的形貌征,尤其對于LNP等囊泡結構,囊泡表面局部凹陷,可能會有少量染液遺留在凹陷處,或者載網(wǎng)表面有負染液殘留的痕跡等,這些負染液在電鏡觀察時就會產(chǎn)生“假象”;
第四、對于制樣操作者的要求較高,生物樣品的種類多種多樣,而每種生物樣品負染時佳的制樣條件(重金屬鹽溶液的種類、濃度,染色的時間長短等)都不樣。這就需要制樣人員根據(jù)各自實驗室的條件,在長時間地摸索與多次地試錯來獲取佳的制樣條件,大量寶貴的時間和樣品就這樣浪費在染色制樣條件的摸索中了;
第五、傳統(tǒng)透射電鏡操作復雜,維護困難,而實驗平臺的透射電鏡往往“時”難求,生物樣品的佳觀測時間往往較短,經(jīng)常會出現(xiàn)獲得好的生物樣品,卻發(fā)現(xiàn)電鏡早要在周后才能預約的尷尬局面;
后,即便已經(jīng)采用了負染等手段,LNP類的囊泡生物樣品還是非常脆弱的,在成像過程中經(jīng)常會出現(xiàn)囊泡被長時間電子流照射給“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
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的低加速電壓設計,次性地擺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便捷高效的解決方案。
高襯度:低能量電子對有機分子產(chǎn)生更強烈的散射,具有更高對比度。
無需染色: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:無染色條件下能夠達到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,低維護費用,無需業(yè)操作人員。
生物樣品友好
LVEM生物型透射電鏡采用的5kV與25kV低電壓設計,對生物樣品不會造成任何損傷,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;無需重金屬染液負染,對于LNP等囊泡結構成像條件溫和,擺脫了染液與負染過程本身可能對囊泡結構造成的損害,所得圖像為“正像”,更加真實地展現(xiàn)囊泡的結構征。
生物樣品細節(jié)損失少
如下圖所示,傳統(tǒng)高壓透射電鏡本身就會帶來樣品細節(jié)損失,在80-120kV下的透射電鏡成像過程中,大量十幾納米尺寸的顆粒會直接被“擊穿”。而LVEM生物型透射電鏡采用的5kV與25kV低電壓設計,不僅避免了傳統(tǒng)高壓透射電鏡長時間照射對于生物樣品的損害,還可以保留下更多地小有機顆粒圖像,獲得更多地細節(jié)。
小型化設計,操作更加方便
傳統(tǒng)透射電子顯微鏡體積龐大,對放置環(huán)境有嚴格的要求,并且需要水冷機等外置設備。通常會占據(jù)整間實驗室。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%,對放置環(huán)境無嚴格要求,無需任何外置冷卻設備,可以安裝在用戶所需的任意實驗室或辦公室桌面。操作界面智能化,更加方便。
LVEM生物型電鏡案例
LVEM生物型透射電鏡對生物樣品成像友好,除了LNP之外,對于病毒顆粒、外泌體、噬菌體、DNA、細胞切片等生物樣品的成像效果也非常秀,可以滿足研究人員多樣化的成像需求,且其操作簡便,制樣簡單,是使生物科研工作者研究更加游刃有余的“科研器”。
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相關產(chǎn)品:
1、低電壓臺式透射電子顯微鏡-LVEM5(生物域)
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