概览

冷冻聚焦离子束扫描电子显微镜的应用

探索案例，激发灵感

使用聚焦离子束扫描电子显微镜时，首先用电子显微镜对样品进行成像，再用聚焦离子束切除3-10 nm的厚度。然后重新对样品成像，重复这个过程，直至构建出整个三维体积的高分辨率视图。冷冻聚焦离子束扫描电子显微镜使用玻璃化样品构建这些体积，并能够以接近原生状态的方式采集三维超微结构图像。

洞察线粒体裂变事件对于癌症的作用

癌细胞呈现强烈的线粒体裂变表型，这可能是其产生抗药性的原因。了解这种表型在癌细胞中的发展过程和原因以及应对这种表型的治疗方式，可能有助于寻找减缓疾病进展的方法。

在本应用案例中，冷冻聚焦离子束扫描电子显微镜与荧光成像和高分辨率冷冻电子显微镜相结合，构建出完整的工作流。这种组合方式可确保对线粒体裂变事件进行全面的精准评估。

使用荧光成像和超微结构成像获得的组合信息，可显示线粒体网络，并且可以确认这种腺癌细胞系中的线粒体裂变发生率的增加。

该关联数据集包括来自相同细胞的荧光和结构信息，并使用ZEN Connect进行呈现。细胞在蓝宝石盘上生长，然后快速冷冻。使用配备冷冻载物台的蔡司LSM 900采集荧光数据（红色是用mCherry染色的肌动蛋白，绿色是用Mitotracker染色的线粒体），使用蔡司Crossbeam采集扫描电子显微镜数据。

使用冷冻固定法制备样品可避免因化学固定而可能引起的伪影（例如线粒体积聚），而且可以将样品保持在接近原生的状态。

当计划使用多个成像平台（如：冷冻聚焦离子束扫描电子显微镜与共聚焦显微镜）进行实验时，可在各类技术之间轻松切换，并能够精准确定图像采集的正确位置，由此显著提高了工作流程的效率。在本例中，蔡司LSM 900的荧光图像细节(mitotracker)与冷冻Crossbeam的线粒体结构信息无缝结合，实现了对腺癌细胞的深入了解。

样品冷冻保存，并在蔡司LSM 900与蔡司Crossbeam上进行低温成像。这种方法的工作流程简洁易上手，即使是缺乏各种技术经验的用户也可轻松掌握。

探析超微结构层面的细胞结构

轴突髓鞘化的过程和程度对神经系统的有效运作至关重要。在疾病或其他情况下监测髓鞘厚度的变化，有助于深入了解髓鞘化和脱髓鞘化的过程。这对于开发髓鞘化受到破坏的疾病治疗方法大有裨益。

髓鞘和轴突结构的高分辨率图像对于髓鞘厚度的定量评估非常重要。使用冷冻固定可保持细胞结构的原生状态，而使用冷冻聚焦离子束扫描电子显微镜，无需添加任何重金属对比剂，就可采集高衬度图像，从而精准地测量三维髓鞘厚度。

经14天高压冷冻的小鼠视神经（−150 ℃）。使用蔡司Crossbeam采集的图像。

聚焦离子束扫描电子显微镜可对冷冻保存的样品采集高分辨率、高衬度的体积信息，无需添加任何重金属造影剂。

该单一二维图像所来自的三维数据集在−150 °C下采集，因此可以在近原生状态下对样品进行成像。使用蔡司Crossbeam，可以同时对样品进行成像和切割，这显著提高了整个采集过程的效率。

可看到大量髓鞘化的轴突（ax）、带有细胞核（nu）的细胞体以及线粒体和高尔基体等细胞器。另一个细胞突起中的高尔基体（g）以及形成神经软脑膜的细胞外基质（em）的胶原蛋白也清晰可见。

探索颗石藻中方解石晶体的生物矿化过程

使用传统的水基制备方案难以对颗石藻的可溶性无定形钙相超微结构环境进行成像。然而，使用在冷冻条件下工作的聚焦离子束扫描电子显微镜，可在近原生状态下对玻璃化海藻进行成像，以揭示其三维超微结构。

蔡司聚焦离子束扫描电子显微镜可在无重金属染色的条件下，实现高衬度体积成像。使用蔡司Crossbeam的能量选择背散射（EsB）电子探测器，可采集能够区分成熟颗石藻与处于初生状态的颗石藻的三维图像。同时，in-lens二次电子图像也能够显示膜结合的隔室。

本视频展示了赫氏颗石藻的三维可视化。通过离心法收集赫氏颗石藻细胞，然后高压冷冻并储存在液氮中。在整个样品制备和数据采集过程中，温度从未高于−150 °C。三维重构显示了成熟颗石藻（黄色）、处于初生状态的颗石藻（蓝色）和脂质体（红色）。

使用聚焦离子束去除样品表面层，然后用电子束对新暴露的样品表面进行成像。这种切割和成像过程不断重复（图像分辨率：2048 x 1536）。

认识细菌（如大肠杆菌）的结构和功能

大肠杆菌（E. coli）通常寄生在健康人体和动物的肠道内。这种细菌通常无害，但是，某些菌株可能会引起临床症状，如：腹泻、胃痛和低烧。了解大肠杆菌的结构及其对不同药物的反应和发生的变化，将有助于开发新的治疗方法和预防措施。

细菌的电子显微镜成像可实现高分辨率分析，这将有助于揭示细菌的结构和功能。使用光学显微镜通常很难实现高分辨率分析。将结构分析扩展到三维，可确保生成完整的细菌图像，且体积中的全部细节应有尽有。有多种方法可供选择，但是其中的大多数方法需添加造影剂。冷冻聚焦离子束扫描电子显微镜在不添加任何造影剂的情况下，就能在近原生状态下对细菌进行成像，因此冷冻聚焦离子束扫描电子显微镜是一种至为关键的技术。