报告简介：
微生物是地球上生物多样性最为丰富的生物资源, 它们存在于土壤、水、空气、动植物体和人体中及一些极端环境，适应强且易变异，它们以腐生、共生、或寄生等形式与动植物及其他微生物产生广泛的联系。结构是功能实现的物质基础，电子显微镜无疑是研究各类微生物生存机制及相关科学问题的重要工具。本次报告以细菌、病毒样颗粒和酵母为例，与电镜工作者一起探讨在灵活应用生物电镜常规制样技术原理——负染色、超薄切片技术、低温切片技术——解决具体案例时的切入点和要点。
 
报告名称：
透射电镜微生物样品常规制备方法的几点体会
 
直播时间：
2022年3月25日 上午10:00-11:30
 
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讲师介绍：
 
梁静南，高级工程师，2007年毕业于北京师范大学生命科学学院植物生殖与细胞生物学专业，同年就职中国科学院微生物研究所所级公共技术中心，负责扫描电镜的样品制备与仪器维护；2009年至今一直从事透射电镜的仪器运行、维护及样品制备工作。迄今为约全国12个省市、80多家科研及企事业单位近170多个课题组提供测试服务。除常规动植物、微生物样品外，还涉及深海、冰川、盐湖、热泉及人工发酵等诸多复杂环境下或极端条件下的微量样品，参与发表文章18篇，获致谢文章91篇，第一作者文章3篇，其中所发表的 《酵母常规透射电镜样品制备方法的比较和改进》获得全国电子显微镜学会 “2016年度全国青年优秀论文奖”；应用负染色技术为水稻细菌性条斑病菌所作的电镜图片作为2021年Science Signaling 期刊第14卷第700期的封面；第一发明人专利5项，含2项美国授权专利，主持院功能开项目2项，入选2021年中国科学院技术支撑人才（工程技术类）。
 
 
超小细菌通过IV型菌毛与宿主相互作用

 
酵母的超薄切片
 
用Tokuyaso方法观察到易溶于有机溶剂的次生代谢产物在细菌内分布位置
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俄勒冈州希尔斯伯勒市，2022年10月05日讯。赛默飞世尔科技推出了Thermo Scientific Glacios 2冷冻透射电子显微镜 (Cryo-TEM)，这是一款功能强大的显微镜，具有全新的自动化和高分辨率成像功能，可以帮助各种经验水平的冷冻电子显微镜研究人员加速基于结构的药物发现。这种先进、快速且具有成本效益的药物设计方法有助于用户加速阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和亨廷顿氏症等神经退行性疾病的研究进程，以及加速癌症和基因突变的研究。

Glacios 2冷冻透射电镜具备高度自动化功能，旨在提高冷冻电镜技术的易用性，包括单颗粒分析、冷冻电子断层扫描（cryo-ET）和微晶电子衍射（MicroED）。其他亮点功能有无边缘效应成像（FFI），可从每个箔孔中进行更多图像采集，更高效的获得有效信息。与其他商用成像解决方案相比，Glacios 2通量更高，并且配置了全新机柜，对硬件进行了改造，与以前的型号相比，具有更好的成像性能。

Glacios 2新一代解决方案可以对样本进行高分辨率的3D重构（分辨率最 高可达到2 Å以下），与其前身相比，Glacios 2可以更快的获取图像。在这个快速创新和新兴冷冻电镜应用迅速发展的时代，对显微镜专业人才的需求也日益增加。Glacios 2的强大功能可以帮助不同经验水平的用户提高工作效率。

我们使用Glacios 2冷冻透射电镜开发了一种工作流程，能够以高分辨率和高通量确定小型不对称蛋白复合物的结构。Basil Greber是新型Glacios 2冷冻透射电镜β版用户。揭示这些结构的神秘面纱让我们对抑 制剂结合有了深刻的了解，并指导了我们目前正在测试的癌症治 疗靶点选择机制。

癌症研究所格雷伯 (Greber)实验室

首席研究员Basil Greber表示

新系统还配置了Thermo Scientific Smart EPU 软件，其中包含自动采集数据所需的组件，包括显微镜校准和准备就绪协助功能，以及部分开放的 API，可以允许用户根据自己的需求设置个性化解决方案。

随着对冷冻电镜需求的持续激增，自动化、高通量仪器对于推进全 球生命科学研究至关重要，尤其是在发展节奏较快的制药和生物技术行业。Glacios 2冷冻透射电镜通过提供快速且高质量的结构分析来满足这些需求，减轻了科研人员操作显微镜的一些压力，让他们可以有充足的时间回归专注于开创性的研究工作。

赛默飞生命科学副总裁兼总经理 Trisha Rice

Glacios 2冷冻透射电镜可以为制药公司和生物技术公司提供高通量筛选和成像功能，能够快速的解析可成药靶点的3D高分辨率结构，包括分子量小于120 kDa的关键靶点。对冷冻电镜需求不断增加的实验室而言，Glacios 2提供解决方案，使得获得近原子分辨率结构更加容易，同时也提升了易用性，实现多种工作流程的可再现性。

电子显微镜已经成为表征各种材料的有力工具。 它的多功能性和极高的空间分辨率使其成为许多应用中非常有价值的工具。 其中，两种主要的电子显微镜是透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）。 在这篇文章中，将简要描述他们的相似点和不同点。

扫描电镜和透射电镜的工作原理

从相似点开始, 这两种设备都使用电子来获取样品的图像。 他们的主要组成部分是相同的;  

· 电子源;

· 电磁和静电透镜控制电子束的形状和轨迹;

· 光阑。

所有这些组件都存在于高真空中。  

现在转向这两种设备的差异性。扫描电镜（SEM）使用一组特定的线圈以光栅样式扫描样品并收集散射的电子（详细了解SEM中检测到的不同类型的电子）。

而透射电镜（TEM）是使用透射电子，收集透过样品的电子。 因此，透射电镜（TEM）提供了样品的内部结构，如晶体结构，形态和应力状态信息，而扫描电镜（SEM）则提供了样品表面及其组成的信息。  

而且，这两种设备最明显的差别之一是它们可以达到的ZJ空间分辨率; 扫描电镜（SEM）的分辨率被限制在〜0.5nm，而随着最近在球差校正透射电镜（TEM）中的发展，已经报道了其空间分辨率甚至小于50pm。

哪种电子显微镜技术最适合操作员进行分析？

这完全取决于操作员想要执行的分析类型。 例如，如果操作员想获取样品的表面信息，如粗糙度或污染物检测，则应选择扫描电镜（SEM）。 另一方面，如果操作员想知道样品的晶体结构是什么，或者想寻找可能存在的结构缺陷或杂质，那么使用透射电镜（TEM）是wei一的方法。

扫描电镜（SEM）提供样品表面的3D图像，而透射电镜（TEM）图像是样品的2D投影，这在某些情况下使操作员对结果的解释更加困难。  

由于透射电子的要求，透射电镜（TEM）的样品必须非常薄，通常低于150nm，并且在需要高分辨率成像的情况下，甚至需要低于30nm，而对于扫描电镜（SEM）成像，没有这样的特定要求。  

这揭示了这两种设备之间的另一个主要差别：样品制备。扫描电镜（ SEM）的样品很少需要或不需要进行样品制备，并且可以通过将它们安装在样品杯上直接成像。  

相比之下，透射电镜（TEM）的样品制备是一个相当复杂和繁琐的过程，只有经过培训和有经验的用户才能成功完成。 样品需要非常薄，尽可能平坦，并且制备技术不应对样品产生任何伪像（例如沉淀或非晶化 ）。 目前已经开发了许多方法，包括电抛光，机械抛光和聚焦离子束刻蚀。 专用格栅和支架用于安装透射电镜（TEM）样品。

SEM vs TEM：操作上的差异

这两种电子显微镜系统在操作方式上也有所不同。 扫描电镜（SEM）通常使用15kV以上的加速电压，而透射电镜（TEM）可以将其设置在60-300kV的范围内。  

与扫描电镜（SEM）相比，透射电镜（TEM）提供的放大倍数也相当高：透射电镜（TEM）可以将样品放大5000万倍以上，而对于扫描电镜（SEM）来说，限制在1-2百万倍之间。  

然而，扫描电镜（SEM）可以实现的ZD视场（FOV）远大于透射电镜（TEM），用户可以只对样品的一小部分进行成像。 同样，扫描电镜（SEM）系统的景深也远高于透射电镜（TEM）系统。

表I：扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）之间主要差异的总结

一般来说，透射电镜（TEM）的操作更为复杂。 透射电镜（TEM）的用户需要经过强化培训才能操作设备。 在每次使用之前需要执行特殊程序，包括几个步骤以确保电子束wan美对中。 在表I中，您可以看到扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）之间主要区别的总结。

结合SEM和TEM技术

还有一种电子显微镜技术被提及，它是透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）的结合，即扫描透射电镜（STEM）。 如今，大多数透射电镜（TEM）可以切换到“STEM模式”，用户只需要改变其对准程序。 在扫描透射电镜（STEM）模式下，光束被精确聚焦并扫描样品区域（如SEM），而图像由透射电子产生（如TEM）。

在扫描透射电镜（STEM）模式下工作时，用户可以利用这两种技术的功能; 他们可以在高分辨率先看到样品的内部结构（甚至高于透射电镜TEM分辨率），但也可以使用其他信号，如X射线和电子能量损失谱。 这些信号可用于能量色散X射线光谱（EDX）和电子能量损失光谱（EELS）。  

当然，EDX能谱分析在扫描电镜（SEM）系统中也是常见分析方法，并用于通过检测样品被电子撞击时发射的X射线来识别样品的成分。

电子能量损失光谱（EELS）只能在以扫描透射电镜（STEM）模式工作的透射电镜（TEM）系统中实现，并能够反应材料的原子和化学成分，电子性质以及局部厚度测量。

在SEM和TEM之间做出选择

从所提到的一切来看，显然没有“更好”的技术; 这完全取决于需要的分析类型。 当用户想要从样品内部结构获得信息时，透射电镜（TEM）是zui佳的选择，而当需要样品表面信息时，扫描电镜（SEM）是shou选。 当然，主要决定因素是两个系统之间的巨大价格差异，以及易用性。 透射电镜（TEM）可以为用户提供更多的分辨能力和多功能性，但是它们比扫描电镜（SEM）更昂贵且体型较大，需要更多操作技巧和复杂的前期制样准备才能获得满意的结果。

关于作者

Antonis Nanakoudis

Antonis Nanakoudis是Phenom-World的应用工程师，后者是世界ling先的桌面扫描电子显微镜供应商。Antonis致力于拓展Phenom飞纳电镜在不同的领域的应用，并且不断地探索、创新更多的使用技巧。

（来源：复纳科学仪器（上海）有限公司）