LVEM透射電子顯微鏡在脂質體等囊泡類生物樣品成像中的應用

脂質體—高效的載藥顆粒

-----以無厚入有間，游刃有余

    脂質體是一類由雙層脂質分子結構的封閉囊泡型人工膜。由于其和細胞膜的脂質雙分子層有高度相似的特性，脂質體可以與細胞膜相融合，從而將其囊泡內包裹的載物釋放到細胞內。利用這一特性，研究者們克服了傳統(tǒng)藥物遞送中的諸多障礙，得以將藥物分子/顆粒包裹在脂質體中，直接將藥物遞送到細胞內部，使之成為了一類高效的藥物載體。尤其在近期的新冠疫情中，各類mRNA疫苗紛紛采用了脂質體作為遞送載體，有效地避免了核酸被降解，提高了mRNA進入細胞的效率。脂質體的應用使得mRNA疫苗真正成為了一種穩(wěn)定、高效可以廣泛使用的疫苗，也促進了脂質體研究的廣泛開展。

    在脂質體的應用研究中，質量控制往往最為重要也最為困難的一環(huán)。脂質體的質量（如其包封率、載藥率與穩(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脂質體進行透射電鏡成像，來直接觀測脂質體的囊泡結構、粒徑等形態(tài)信息。

傳統(tǒng)生物樣品透射成像的桎梏

------剛者易折，過猶不及

    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一直是一個難題。所謂“電鏡易得，樣品難求”，如何制得一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，一直是生物樣品透射電鏡成像中的最大的難題，也是脂質體等脆弱的囊泡類生物樣品在電鏡成像中亟待解決的難題。

    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。

    生物樣品一般由C、H、O、N等原子序數(shù)較低的“輕質”元素組成，在傳統(tǒng)透射電子顯微鏡高達120kV的高能電子束轟擊下，很快就會被擊穿甚至灰飛煙滅，不能留下任何圖像。也就是說生物樣品在傳統(tǒng)的透射電鏡成像中太過于“脆弱”，需要給這些樣品穿上一層“盔甲”，這層盔甲就是用一些電子密度高的物質(如重金屬鹽等)對生物樣品進行染色。而在本文中所說的脂質體等囊泡狀的生物樣品制樣過程中，這個染色步驟就叫做“負染”。

    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，樣品容易產生收縮、膨脹、破碎以及內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特征，尤其對于脂質體等囊泡結構，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，而每一種生物樣品負染時最佳的制樣條件（重金屬鹽溶液的種類、濃度，染色的時間長短等）都不一樣。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最佳的制樣條件，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一“時”難求，生物樣品的最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)電鏡最早要在一周后才能預約的尷尬局面；

    最后，即便已經(jīng)采用了負染等手段，脂質體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

------柔者易存，易低為高

    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，一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最為便捷高效的解決方案。

高襯度：低能量電子對有機分子產生更強烈的散射，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，無需專業(yè)操作人員。

生物樣品友好                               

-------柔者以利萬物

    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，對于脂質體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)囊泡的結構特征。                                            

生物樣品細節(jié)損失少

------見微知著明察秋毫

    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

------芥子須彌內藏乾坤

    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，除了脂質體之外，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優(yōu)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“科研利器”。

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相關產品：
1、低電壓臺式透射電子顯微鏡-LVEM5（生物領域）
http://tenergyglobal.com/show1equip.asp?equipid=583452