Kryo-FIB-SEM
Ultraaufgelöste Momentaufnahmen der Zelldynamik in nahezu nativen Zuständen
Schematische Darstellung eines typischen Workflows
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Mit einem fokussierten Ionenstrahl wird in einer ungefärbten vitrifizierten Probe so lange Material abgetragen, bis die relevante Struktur sichtbar wird.
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Die soeben freigelegte Probenoberfläche der relevanten Struktur wird abgebildet. Materialabtrag und anschließende Bildgebung werden so lange wiederholt, bis die gesamte relevante Struktur abgebildet wurde. Die Probe bleibt während des gesamten Prozesses vitrifiziert.
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Die aufgenommenen EM‑Bilder werden verarbeitet und digital zu einem 3D‑Datensatz zusammengeführt. Die Zellkompartimente lassen sich identifizieren und segmentieren.
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Der segmentierte 3D‑Datensatz kann visualisiert, untersucht und statistisch analysiert werden.
Anwendungsbeispiel
Biomineralisierung von Calcit-Kristallen in einem Coccolithen
Bildung eines Coccolithen in Coccolithophorida von Emiliania huxleyi
Visualisierung von Calcit-Partikeln und ihrer Ultrastrukturumgebung
Die Ultrastrukturumgebung der löslichen amorphen Calciumphasen von Coccolithophorida lässt sich mit den klassischen wasserbasierten Präparationsprotokollen nur schwer abbilden. Das FIB-SEM unter Kryobedingungen ermöglicht das Imaging vitrifizierter Meeresalgen im nahezu nativen Zustand, wodurch die Ultrastruktur in 3D erkennbar wird.
Zellen von E. huxleyi wurden hochdruckgefroren. Auch während der Bildgebung blieb die Probe weiter gefroren: Der FIB-SEM-Datensatz wurde mit ZEISS Crossbeam unter Kryobedingungen erfasst. Die 3D-Rekonstruktion zeigt einen reifen Coccolithen (gelb), einen Coccolithen in statu nascendi (blau) sowie Lipidkörper (rot).