Home » Ứng dụng » Ứng dụng của kính hiển vi điện tử quét trong cấu trúc thần kinh

Ứng dụng của kính hiển vi điện tử quét trong cấu trúc thần kinh

330px Misc pollen1

Tổng quan

  • Kính hiển vi điện tử quét (SEM) đã góp phần làm sáng tỏ cơ sở hạ tầng của mẫu vật sinh học trong không gian ba chiều. Hình ảnh SEM phát hiện một số loại tín hiệu, trong đó các điện tử thứ cấp (SE) và điện tử tán xạ ngược (BSE) là những điện tử chính được sử dụng trong nghiên cứu sinh học và y sinh.
db
Model: AIS1800C
Hãng sản xuất: Seron Technologies
  • Các tín hiệu SE và BSE lần lượt cung cấp địa hình bề mặt ba chiều (3D) và thông tin về thành phần của mẫu vật.
  • Trong số các kỹ thuật chuẩn bị mẫu khác nhau cho SEM chế độ SE, phương pháp ngâm osmium là phương pháp duy nhất để kiểm tra cấu trúc dưới tế bào không yêu cầu bất kỳ quy trình tái tạo nào.
  • Cơ sở hạ tầng 3D của các bào quan, chẳng hạn như bộ máy Golgi, ty thể và mạng lưới nội chất đã được phát hiện bằng cách sử dụng SEM độ phân giải cao của các mô thấm osmium.
  • Những tiến bộ về công cụ gần đây trong kính hiển vi điện tử quét đã mở rộng các ứng dụng của SEM để kiểm tra các mẫu vật sinh học và cho phép chụp ảnh các khối và phần mô nhúng nhựa bằng cách sử dụng SEM chế độ BSE dưới điện áp gia tốc thấp; các kỹ thuật như vậy là nền tảng cho các phương pháp 3D-SEM mà hiện nay được gọi là SEM chùm ion hội tụ, SEM mặt khối nối tiếp và chụp cắt lớp mảng (tức là SEM mặt cắt nối tiếp).
  • Bước đột phá kỹ thuật này đã cho phép chúng tôi thiết lập một kỹ thuật hình ảnh BSE sáng tạo được gọi là hình ảnh mặt cắt để thu được thông tin siêu mỏng từ các phần mô được nhúng nhựa.
  • Ngược lại, SEM phần nối tiếp là một kỹ thuật hình ảnh 3D hiện đại để tạo mô hình kết xuất bề mặt 3D của các tế bào và bào quan từ hình ảnh chụp cắt lớp BSE của các phần siêu mỏng liên tiếp được nhúng trong nhựa.
  • Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu các kỹ thuật SEM liên quan của chúng tôi sử dụng tín hiệu SE và BSE, chẳng hạn như phương pháp ngâm osmium, SEM mặt cắt bán mỏng (chụp ảnh mặt cắt của mặt cắt bán mỏng nhúng nhựa), tạo ảnh mặt cắt cho ánh sáng tương quan và SEM, và phần nối tiếp SEM, để tóm tắt các ứng dụng của chúng đối với cấu trúc thần kinh và thảo luận về các khả năng và hướng đi trong tương lai cho các phương pháp này.

Giới thiệu

  • Kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho phép thu được hình ảnh bằng cách phát hiện các tín hiệu khác nhau [ví dụ: điện tử thứ cấp (SE), điện tử tán xạ ngược (BSE), tia X và phát quang âm cực)] thoát ra khỏi mẫu vật khi đầu dò điện tử tới phát ra từ một súng điện tử tấn công các mục tiêu quan sát.
  • Trong số các tín hiệu này, cả tín hiệu SE và BSE đều được sử dụng phổ biến nhất trong nghiên cứu sinh học và y sinh. SE được phát ra gần bề mặt mẫu vật và cung cấp thông tin bề mặt trên các mô và tế bào. SE được tạo ra ở các vùng sâu hơn của mẫu được hấp thụ do năng lượng thấp.
  • Nhiều SE thoát ra khỏi các hình chiếu, chẳng hạn như vi nhung mao hơn là từ bề mặt phẳng của mẫu vật.
  • Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng cạnh, góp phần hình thành hình ảnh của địa hình bề mặt ba chiều (3D) của mẫu vật; phần nhô ra mịn của tế bào chất xuất hiện sáng trên hình ảnh, trong khi các vùng phẳng xuất hiện tối.
  • Các kỹ thuật SEM khác nhau sử dụng tín hiệu SE cho mẫu vật số lượng lớn đã được nhiều nhà nghiên cứu SEM phát triển, bao gồm kỹ thuật thông thường cũng như quá trình phân hủy bằng axit clohydric (Evan và cộng sự, 1976), ngâm natri hydroxit (Takahashi-Iwanaga và Fujita, 1986) và ngâm kali hydroxit (Ushiki và Ide, 1987), phương pháp loại bỏ mô liên kết, phương pháp ngâm nước kiềm để lộ mạng lưới sợi collagen (Ohtani, 1987), đúc ăn mòn mạch máu để quan sát sự lưu thông vi mạch (Murakami, 1971), và phương pháp thẩm thấu osmium để quan sát cấu trúc dưới tế bào (Tanaka và Naguro, 1981; Tanaka và Mitsushima, 1984). Một đặc điểm chung của các phương pháp SEM này là loại bỏ hoặc tiêu hóa các cấu trúc không cần thiết khỏi các mẫu vật lớn để hiển thị các cấu trúc quan tâm trong các mô.

Điện tử thứ cấp (SE) và điện tử tán xạ ngược (BSE) trong SEM

  • Trái ngược với SE, BSE có thể thoát ra khỏi các vùng mẫu vật sâu hơn và đóng góp vào hình ảnh chiều sâu của các mô và tế bào nhờ năng lượng cao của chúng.
  • Việc sản xuất BSE phụ thuộc nhiều vào số nguyên tử trung bình của mẫu vật và nó cho phép phát hiện thông tin thành phần.
  • Bởi vì nhiều BSE được phát ra từ kim loại nặng hơn so với các mẫu vật sinh học có số nguyên tử trung bình nhỏ, nên osmium, uranium và chì, thường được sử dụng làm chất định hình hoặc nhuộm màu, xuất hiện sáng hơn trong hình ảnh so với các mô.
  • Tín hiệu BSE đã được sử dụng để hình dung các hạt vàng trong mẫu vật số lượng lớn được dán nhãn bằng kỹ thuật immunogold (Kariya và cộng sự, 2016) và kim loại nặng được ngâm tẩm trong các mô được chuẩn bị bằng kỹ thuật hóa mô (Koga và cộng sự, 2016a). Do đó, các kỹ thuật chuẩn bị SEM cho các mẫu số lượng lớn trong nghiên cứu sinh học và y sinh rất đa dạng, mặc dù còn nhiều thách thức.
  • Với những tiến bộ gần đây trong các thiết bị SEM (súng điện tử, ống kính và hệ thống phát hiện tín hiệu), có thể chụp ảnh cả khối mô nhúng nhựa (chụp ảnh mặt khối) và các phần nhúng nhựa (chụp ảnh mặt cắt) bằng SEM bằng BSE máy dò (SEM chế độ BSE). Những kỹ thuật hình ảnh BSE mới này đã mở rộng các ứng dụng sinh học của SEM và đã được áp dụng cho các kỹ thuật 3D-SEM gần đây, chẳng hạn như SEM mặt khối nối tiếp (SBF-SEM; Denk và Horstmann, 2004), SEM chùm ion hội tụ (FIB-SEM ; Ichimura và cộng sự, 2015), và phần nối tiếp SEM, đang thu hút sự chú ý đáng kể trong lĩnh vực kính hiển vi, sinh học và y sinh. SBF-SEM và FIB-SEM dựa trên hình ảnh mặt khối, trong khi SEM mặt cắt nối tiếp dựa trên hình ảnh mặt cắt.
  • Bài viết này nhằm mục đích làm nổi bật khả năng của các kỹ thuật SEM hữu ích để kiểm tra các mẫu vật sinh học, bao gồm phương pháp ngâm osmium sử dụng SEM chế độ SE và chụp ảnh mặt cắt và SEM mặt cắt nối tiếp sử dụng SEM chế độ BSE.
  • Không giống như các kỹ thuật 3D-SEM mới sử dụng SEM chế độ BSE, phương pháp ngâm osmium là một kỹ thuật hình ảnh quan trọng cho SEM chế độ SE cung cấp hình ảnh 3D trực tiếp của cấu trúc nội bào mà không cần tái tạo 3D (Tanaka và Naguro, 1981; Tanaka và Mitsushima, 1984; Koga và Ushiki, 2006).
  • Sử dụng phương pháp ngâm, kết cấu bề mặt 3D của các bào quan, chẳng hạn như bộ máy Golgi, mạng lưới nội chất mịn và thô (ER), ty thể, nhân và ribosome, có thể được phát hiện một cách hiệu quả trên bề mặt bị nứt do đóng băng của các tế bào đã được xử lý trong vài ngày với osmium tetroxide pha loãng (OsO4).
  • Hình ảnh mặt cắt của các phần nửa mỏng nhúng nhựa (nghĩa là SEM phần nửa mỏng) sử dụng SEM chế độ BSE cung cấp hình ảnh siêu mỏng có độ phân giải cao tương đương với hình ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) thông thường của các phần siêu mỏng mà không cần phẫu thuật siêu vi (Koga và cộng sự ., 2015b).
  • Sự kết hợp của hình ảnh mặt cắt với phương pháp cắt lạnh Tokuyasu, được nhóm của chúng tôi phát triển gần đây, là một phương pháp kính hiển vi điện tử quét và ánh sáng tương quan ban đầu (CLSEM) cho phép hiển thị và định vị các phân tử mục tiêu được gắn thẻ bằng thuốc nhuộm huỳnh quang tại độ phân giải của kính hiển vi điện tử (EM) (Kusumi et al., 2018).
  • Phần nối tiếp SEM là một kỹ thuật 3D-SEM mới để chụp ảnh các phần siêu mỏng liên tiếp được nhúng trong nhựa trên chất nền rắn và được sử dụng để tạo mô hình tái tạo 3D của các tế bào và bào quan từ các hình ảnh chụp cắt lớp liên tiếp được chụp bởi SEM chế độ BSE (Horstmann et al., 2012 ; Reichelt và cộng sự, 2012; Koga và cộng sự, 2016b).
  • Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu các phương pháp SEM khác nhau sử dụng tín hiệu SE (đối với phương pháp thẩm thấu osmium) và BSE (đối với hình ảnh mặt cắt và SEM mặt cắt nối tiếp) và thảo luận về các ứng dụng của chúng trong phân tích hình thái học của các mô thần kinh và hướng đi trong tương lai cho Phân tích SEM trên mẫu vật sinh học.

Kính hiển vi điện tử quét FE SEM

Kính hiển vi điện tử quét độ phóng đại từ 10X đến 500,000X

4 thoughts on “Ứng dụng của kính hiển vi điện tử quét trong cấu trúc thần kinh

  1. Pingback: Sự phát triển của vi sinh vật trong khu vực phòng sạch

  2. https://israelnightclub.com/ says:

    May I simply say what a comfort to discover somebody who genuinely knows what they are talking about over the internet. You actually understand how to bring a problem to light and make it important. More people ought to check this out and understand this side of the story. I cant believe you arent more popular because you surely possess the gift.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *