低電壓、無負(fù)染，LNP成像新突破——生物型透射電鏡LVEM

時間：2022-4-15閱讀：1506

在近期的新·冠疫情中，各類mRNA疫苗紛紛采用了LNP作為遞送載體，有效避免了核酸被降解，提高了mRNA進(jìn)入細(xì)胞的效率。在LNP的應(yīng)用研究中，質(zhì)量控制往往為重要也為困難的環(huán)。LNP的質(zhì)量（如其包封率、載藥量與穩(wěn)定性）很大程度上取決于其囊泡的結(jié)構(gòu)是否均勻、穩(wěn)定，這就需要研究人員對LNP進(jìn)行透射電鏡成像，來直接觀測LNP的囊泡結(jié)構(gòu)、粒徑等形態(tài)信息。

隨著科研的進(jìn)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(shè)備多如牛毛的今天，生物樣品的透射電鏡成像卻直是個難題。所謂“電鏡易得，樣品難求”，如何制得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，直是生物樣品透射電鏡成像中的大的難題。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(fù)染步驟導(dǎo)致的。

負(fù)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(fù)染的處理手段也會帶來顯著的問題：

、就是生物樣品制樣復(fù)雜，在制樣染色過程中，樣品容易產(chǎn)生收縮、膨脹、破碎以及內(nèi)含物丟失等結(jié)構(gòu)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(fù)染所得的“負(fù)像”并不能真實(shí)地反映生物樣品的形貌征，尤其對于LNP等囊泡結(jié)構(gòu)，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(fù)染液殘留的痕跡等，這些負(fù)染液在電鏡觀察時就會產(chǎn)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，而每種生物樣品負(fù)染時佳的制樣條件（重金屬鹽溶液的種類、濃度，染色的時間長短等）都不樣。這就需要制樣人員根據(jù)各自實(shí)驗(yàn)室的條件，在長時間地摸索與多次地試錯來獲取佳的制樣條件，大量寶貴的時間和樣品就這樣浪費(fèi)在染色制樣條件的摸索中了；

第五、傳統(tǒng)透射電鏡操作復(fù)雜，維護(hù)困難，而實(shí)驗(yàn)平臺的透射電鏡往往“時”難求，生物樣品的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)電鏡早要在周后才能預(yù)約的尷尬局面；

后，即便已經(jīng)采用了負(fù)染等手段，LNP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

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(shè)計(jì)，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便捷高效的解決方案。

高襯度：低能量電子對有機(jī)分子產(chǎn)生更強(qiáng)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(dá)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(zhǔn)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(hù)費(fèi)用，無需業(yè)操作人員。

生物樣品友好

LVEM生物型透射電鏡采用的5kV與25kV低電壓設(shè)計(jì)，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(fù)染，對于LNP等囊泡結(jié)構(gòu)成像條件溫和，擺脫了染液與負(fù)染過程本身可能對囊泡結(jié)構(gòu)造成的損害，所得圖像為“正像”，更加真實(shí)地展現(xiàn)囊泡的結(jié)構(gòu)征。

生物樣品細(xì)節(jié)損失少

如下圖所示，傳統(tǒng)高壓透射電鏡本身就會帶來樣品細(xì)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(shè)計(jì)，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(jī)顆粒圖像，獲得更多地細(xì)節(jié)。

小型化設(shè)計(jì)，操作更加方便

傳統(tǒng)透射電子顯微鏡體積龐大，對放置環(huán)境有嚴(yán)格的要求，并且需要水冷機(jī)等外置設(shè)備。通常會占據(jù)整間實(shí)驗(yàn)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(yán)格要求，無需任何外置冷卻設(shè)備，可以安裝在用戶所需的任意實(shí)驗(yàn)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LNP之外，對于病毒顆粒、外泌體、噬菌體、DNA、細(xì)胞切片等生物樣品的成像效果也非常秀，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“科研器”。