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莆田低溫電子顯微鏡技術(shù)方案

來源: 發(fā)布時間:2023-05-08

單顆粒冷凍電鏡技術(shù)的圖像處理技術(shù):經(jīng)過多年的發(fā)展,目前冷凍電鏡的數(shù)據(jù)處理部分主要包含了以下的流程:(1)襯度傳遞函數(shù)的修正(CTFcorrection);(2)樣品分子投影數(shù)據(jù)的篩選(particleselection);(3)二維投影數(shù)據(jù)的分類和降噪(2Danalysis);(4)三維模型的重構(gòu)和優(yōu)化(3Dreconstructionandrefinement);(5)多重構(gòu)象的結(jié)構(gòu)分析(heterogeneityanalysis);(6)對重建結(jié)構(gòu)分辨率的分析(structureresolutionassessment);(7)結(jié)合生物化學(xué)原理和實驗數(shù)據(jù)對三維結(jié)構(gòu)的解讀(modelinterpretationandvalidation)。冷凍電子顯微鏡技術(shù)具有研究對象普遍、樣品需求量少、更接近生理狀態(tài)等獨特優(yōu)勢。莆田低溫電子顯微鏡技術(shù)方案

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低溫透射電鏡技術(shù)的應(yīng)用:膠束體系對于濃度、pH、添加劑種類等液相環(huán)境條件的變化非常敏感,如果是干燥狀態(tài)其結(jié)構(gòu)與有液相完全不同,因此必須用低溫透射電鏡表征其結(jié)構(gòu)。通常情況下,膠束有球狀、囊泡狀、棒狀、層狀、六角束狀、洋蔥狀、蠕蟲狀等多種形狀,應(yīng)用低溫透射電鏡技術(shù),囊泡、膠束的結(jié)構(gòu)可以被原位的真實呈現(xiàn)出來,可清晰地觀察到囊泡的完整性、分布、大小、融合等情況,而在普通電鏡條件下,干燥后的囊泡的形狀、結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生變化。同樣,低溫透射電鏡也能夠有效保持聚合物在液相的形態(tài),可清晰地觀察到聚合物的形態(tài)及聚集狀態(tài)。目前,低溫透射電鏡在生物大分子的成像尤其是蛋白結(jié)構(gòu)的解析方面已經(jīng)取得了諸多突破的成果,相信在化學(xué)分子材料領(lǐng)域也會展現(xiàn)很好的應(yīng)用前景。東莞低溫冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)原理冷凍電鏡技術(shù)能夠揭示生物分子細(xì)節(jié)。

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冷凍電鏡技術(shù),是用于掃描電鏡的很低溫冷凍制樣及傳輸技術(shù)(Cryo-SEM),可實現(xiàn)直接觀察液體、半液體及對電子束敏感的樣品,如生物、高分子材料等。電鏡觀察:樣品經(jīng)過很低溫冷凍、斷裂、鍍膜制樣(噴金/噴碳)等處理后,通過冷凍傳輸系統(tǒng)放入電鏡內(nèi)的冷臺(溫度可至-185℃)即可進行觀察。其中,快速冷凍技術(shù)可使水在低溫狀態(tài)下呈玻璃態(tài),減少冰晶的產(chǎn)生,從而不影響樣品本身結(jié)構(gòu),冷凍傳輸系統(tǒng)保證在低溫狀態(tài)下對樣品進行電鏡觀察。

冷凍電子顯微技術(shù)學(xué)解析生物大分子及細(xì)胞結(jié)構(gòu)的中心是透射電子顯微鏡成像,包括樣品制備、圖像采集、圖像處理及三維重構(gòu)等幾個基本步驟。三維重構(gòu):數(shù)據(jù)處理的較終目的是為了獲得生物樣品的三維質(zhì)量密度圖,由二維圖像推知三維結(jié)構(gòu)的方法即三維重構(gòu)。其理論原理是在1968年由DeRosier和Klug提出的中心截面定理:一個函數(shù)沿某方向投影函數(shù)的傅里葉變換等于此函數(shù)的傅里葉變換通過原點且垂直于此投影方向的截面函數(shù)。由于樣品性質(zhì)的不同,圖像分析的方法也有差異?;诮Y(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計已經(jīng)逐漸成為藥物開發(fā)設(shè)計的主流,與此同時冷凍電鏡技術(shù)也在蓬勃發(fā)展。

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冷凍電鏡技術(shù)究竟是什么呢?一直以來,科學(xué)家們不斷進行基礎(chǔ)生命科學(xué)的探究,探究細(xì)胞內(nèi)的生命規(guī)律,為人類健康及其他學(xué)科提供借鑒。而分子是生命體中行使功能的較小單元,生命科學(xué)研究也逐步發(fā)展到了微觀生物分子的結(jié)構(gòu)與功能研究階段,以期逐步加深對生命過程的認(rèn)知。充分的基礎(chǔ)研究不只能幫助我們深刻認(rèn)識生命過程,并且能夠幫助改善人類健康和提高人類生活質(zhì)量??茖W(xué)家們能夠通過生命科學(xué)研究幫助確定新的藥物靶點,并進行基于靶點的藥物篩選,提高藥物研究的成功率、安全性和有效性。并且隨著生物制品尤其抗體大分子藥物的發(fā)展,冷凍電鏡技術(shù)越來越多地應(yīng)用于活性生物分子結(jié)構(gòu)的解析中。冷凍電子顯微鏡技術(shù)步驟樣品制備注意:用于冷凍電鏡研究的生物樣品必須非常純凈。韶關(guān)低溫透射電鏡技術(shù)平臺

雖然冷凍電鏡技術(shù)屬于前沿技術(shù),但目前已經(jīng)有利用冷凍電鏡基于結(jié)構(gòu)研發(fā)的藥物進入臨床試驗。莆田低溫電子顯微鏡技術(shù)方案

冷凍電鏡技術(shù)的原理:冷凍電子顯微學(xué)解析生物大分子及細(xì)胞結(jié)構(gòu)的中心是透射電鏡成像,其基本過程包括樣品制備、透射電鏡成像、圖像處理及結(jié)構(gòu)解析等幾個基本步驟。在透射電鏡成像中,電子槍產(chǎn)生的電子在高壓電場中被加速至亞光速并在高真空的顯微鏡內(nèi)部運動,根據(jù)高速運動的電子在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理,透射電鏡中的一系列電磁透鏡對電子進行匯聚,并對穿透樣品過程中與樣品發(fā)生相互作用的電子進行聚焦成像以及放大,Z后在記錄介質(zhì)上形成樣品放大幾千倍至幾十萬倍的圖像,利用計算機對這些放大的圖像進行處理分析即可獲得樣品的精細(xì)結(jié)構(gòu)。莆田低溫電子顯微鏡技術(shù)方案

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