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掃描電子顯微鏡在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

kyky 2023-07-18 | 閱讀：534

掃描電子顯微鏡的出現(xiàn)為人類(lèi)探尋微觀世界的奧秘提供了新方法,、新手段,。與光學(xué)顯微鏡相比，掃描電子顯微鏡具有高分辨,、大景深,、對(duì)樣品的損傷小、污染輕等優(yōu)點(diǎn),，在基礎(chǔ)科學(xué)研究,、生產(chǎn)工藝控制、新材料,、新能源,、生命科學(xué)、材料科學(xué),、生物學(xué)等領(lǐng)域有十分廣闊的應(yīng)用,。本文著重介紹掃描電子顯微鏡在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，從孢粉學(xué),、硅藻檢驗(yàn),、生物醫(yī)學(xué)方面進(jìn)行闡述分析。

孢粉學(xué)

自然界中植物種類(lèi)繁多,，開(kāi)花植物也很多,，不同類(lèi)型的植物花粉會(huì)具有獨(dú)特而穩(wěn)定的形態(tài)特征，但是同屬植物的花粉形態(tài)往往具有很高的相似性,，所以孢粉學(xué)研究在植物分類(lèi)學(xué)方面具有重要的參考價(jià)值,。不同種間花粉形態(tài)具有一定差異，利用掃描電鏡觀察花粉形態(tài)大小,、萌發(fā)溝以及外壁表面紋飾,，對(duì)種間劃分具有重要分類(lèi)學(xué)意義,。

通過(guò)掃描電子顯微鏡可以清楚地看到花粉表面形態(tài)、形狀,、細(xì)節(jié)特征，例如蓮花花粉在掃描電鏡下為三溝型花粉,，形狀呈橢球形且表面分布有細(xì)密的刺狀凸起,；百合科葉花粉粒均呈舟形，遠(yuǎn)極單萌發(fā)溝,；檸檬種質(zhì)花粉形花粉外觀形態(tài)為近球形,、長(zhǎng)球形和扁球形；白花油茶花粉總體呈長(zhǎng)球形,，具三( 擬) 孔溝,，外壁紋飾為穴網(wǎng)狀，這些是光學(xué)顯微鏡無(wú)法做到的,。利用掃描電子顯微鏡明晰植物花粉的形態(tài)差異性可為植物的系統(tǒng)進(jìn)化,、分類(lèi)及親緣關(guān)系研究奠定一定的理論基礎(chǔ)。

圖1：花粉

硅藻檢驗(yàn)

掃描電鏡具有高分辨率,、大景深,、對(duì)樣品無(wú)損等優(yōu)異性能，并可以與X-射線(xiàn)能譜儀聯(lián)用,，使其能夠快速對(duì)微小物質(zhì)的表面形貌及微區(qū)成分進(jìn)行全面分析,，從而為法醫(yī)學(xué)提供客觀依據(jù)，為刑偵鑒定提供線(xiàn)索,。

利用掃描電鏡對(duì)于人體組織,、毛發(fā)、植物殘片,、硅藻,、花粉、昆蟲(chóng),、微生物等生物進(jìn)行檢驗(yàn)鑒定,，不會(huì)破壞物證的原始形態(tài)，可用于判斷死亡時(shí)間,，為案件分析提供線(xiàn)索,。硅藻檢驗(yàn)法在法醫(yī)學(xué)溺死診斷中具有重要意義，通過(guò)掃描電鏡觀察硅藻的形態(tài)及類(lèi)型能夠查出水域所在位置,，若在衣物上發(fā)現(xiàn)異常類(lèi)型的硅藻則可說(shuō)明尸體被移動(dòng)過(guò),。此外，還可以利用掃描電鏡對(duì)案件現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的射擊殘留物,、玻璃,、汽車(chē)涂料,、花粉、橡膠,、塑料,、纖維、毛發(fā),、金屬,、土壤等種類(lèi)繁多的微量物證進(jìn)行檢驗(yàn)，是刑偵鑒定,、法庭科學(xué)必不可少的分析手段,。

圖2：硅藻

生物醫(yī)學(xué)

材料的微觀結(jié)構(gòu)決定著材料的宏觀性質(zhì)，掌握微觀信息對(duì)醫(yī)學(xué)工作者而言十分必要,。掃描電子顯微技術(shù)的應(yīng)用能從微納米尺度分析外科植入物的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成,，解析細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞亞結(jié)構(gòu),、細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)以及病毒結(jié)構(gòu)形態(tài),，是外科植入、病理分析等不可或缺的研究手段,。

掃描電鏡結(jié)合能譜儀不僅能得到樣品的結(jié)構(gòu)與形貌圖,，還能在微納米尺度下進(jìn)行三維重構(gòu)，并能給出相應(yīng)的化學(xué)信息以及樣品表面的元素分析,。例如利用掃描電鏡觀察肺組織的立體結(jié)構(gòu)變化,，特別是肺泡結(jié)構(gòu)的形態(tài)變化，是研究高致病性侵害肺臟組織的機(jī)理的新途徑,。掃描電鏡下的異型癌細(xì)胞顯示樹(shù)突狀,，表面粗糙，且有形態(tài)各異的突起,，細(xì)胞體積較大,。根據(jù)細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)變化，結(jié)合細(xì)胞的分子表達(dá)和免疫活性等生物學(xué)特性,，可以為癌癥防治,、靶向藥物、治療手段的研究提供強(qiáng)有利的幫助,。

圖3：細(xì)胞

圖4：病毒

掃描電子顯微鏡是前沿科學(xué)研究必備的儀器設(shè)備,，被科技日?qǐng)?bào)列為國(guó)家35項(xiàng)關(guān)鍵“卡脖子”技術(shù)之一。以上所有觀測(cè)圖均使用KYKY系列掃描電子顯微鏡拍攝,，幫助用戶(hù)更加直觀,、便捷、智能地進(jìn)行生物學(xué)研究,。近年來(lái),，中科科儀陸續(xù)推出場(chǎng)發(fā)射槍系列掃描電子顯微鏡,，性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，已廣泛應(yīng)用于材料科學(xué),、生命科學(xué),、航天航空、環(huán)境保護(hù),、半導(dǎo)體制造等領(lǐng)域,。同時(shí)，中科科儀積極響應(yīng)國(guó)家政策和市場(chǎng)需求,，研制多樣化的高端儀器,，為科研及產(chǎn)業(yè)客戶(hù)提供定制化解決方案,，解決高端儀器裝備的“卡脖子”問(wèn)題,，助力打贏科技儀器設(shè)備國(guó)產(chǎn)化攻堅(jiān)戰(zhàn)！