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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)
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。
总结
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。如您对此产品感兴趣,欢迎联系我们。
参考文献
Cohen Hyams T; Mam K; Killingsworth MC, 2020, ‘Scanning electron microscopy as a new tool for diagnostic pathology and cell biology’, Micron, vol. 130, pp. 102797 -102797,
C. U., Devi, M. Masona, T. Cohen Hyams, M. C. Killingsworth, D. G. Harmana V. Gnanasambandapillai, L. Liyanage and M. D. O’Connor, ‘A simplified method for producing human lens epithelial cells and light-focusing micro-lenses from pluripotent stem cells’, Experimental Eye Research (2020)
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