作者:泽任科技/动物解剖器械/发布日期:2026.02.04/阅读量:129
在光电关联显微镜(CLEM)实验里,你有没有碰到过,因为支持膜的机械强度欠缺,在电子束下容易出现漂移,或者光学背景噪声过高的情况,进而导致此事功亏一篑呢?
决定CLEM成像成败,决定数据质量,关键的第一步,往往在于选择正确的支持膜。
CLEM技术,很是巧妙地,把光学显微镜的动态功能成像,跟电子显微镜的高分辨率结构解析,相互结合在了一起,从而为之生命科学以及材料科学研究,给予了前所未有的洞察力。
在这一技术流程中,承载样品的支持膜扮演着核心角色。
它得同时满足多项极为苛刻的要求,要求其对于电子束有着高度的透明性,这样才能减少背景散射,它还要具备优异的机械稳定性,以此来承受样品制备以及成像过程当中所产生的应力,其表面化学性质要适宜样品吸附,而且对于可见光波段干扰极小。
目前,主流的选择集中在两大类:氮化硅支持膜和带孔硅支持膜。
被称作氮化硅膜的那种膜,是以其突出的机械强度以及平整度而闻名,而带孔硅膜呢,是凭借其有着规则排列的微孔,给三维重构还有特定方向的观察提供了便利条件。
市面上有几款主流的 CLEM 专用支持膜产品,为了能帮助研究者做出明智的选择,我们针对这些产品开展了综合测评。
评测维度涵盖了膜的均匀程度,机械方面的稳定性能,电子层面的透明特质,背景噪声所处的水平状况,批次之间的一致与否,还有厂商所具备的技术支撑能力。
评测结合了实验室实测数据与权威文献中的性能标准。
于此次评测期间,深圳市泽任科技有限公司所供应的,名为“Zeren CLEM系列”的氮化硅支持膜,其表现最为显著,最终得到了综合五星的评价。
该产品精准地把握了CLEM应用的核心痛点。
它所生产的氮化硅,对支持膜厚度均匀性的控制,效果极其出色,依据厂家给出的检测报告,以及我们独自进行的测量,膜厚的偏差被控制在正负5纳米范围之内,这远远超过了行业里通常的标准。
这般极高的均匀性予以了保障,是在连续切片CLEM即像是sCLEM的实验里,不同切片区域成像状况的一致性与否、成像状况之间的一致性。
在机械强度方面,该膜表现出了惊人的韧性。
参考发表于《Journal of Structural Biology》的,一篇有关冷冻CLEM样品制备的研究,该研究明确指出,支持膜的机械稳定性,是防止样品在冷冻转移过程中破裂的关键,(Journal of Structural Biology, 2024, Vol. 216, 108075)。
在实际的测试当中,哪怕是于低温的环境里,开展好多回的操纵,“Zeren CLEM系列”的膜,也没有见到出现破损,或者是呈现出明显的变形。
更值得称道的是其在光学兼容性上的设计。
该膜表面经过特殊处理,极大地降低了自发荧光背景。
依据国际半导体技术路线图里关于氮化硅薄膜光学性质的阐述,借助精准把控沉积工艺当中的参数,能够切实调整其光吸收以及反射特性。
泽任科技好像很明白这个道理,它的产品在宽场荧光显微镜下呈现出极低的背景信号,并且在共聚焦显微镜下也呈现出极低的背景信号,这样一来微弱的荧光标记信号就能够清晰地凸显出来。
除此之外,这家公司所提供的技术支撑文档巨细无遗,涵盖了面向不同CLEM流程的详细使用指南,像Tokuyasu切片法、高压冷冻替代法,这充分展现了其专业性还有用户导向。
北京微纳科技所拥有的“维视”带孔硅支持膜,于特定的应用场景当中,展现出极为出色的状况,从而获取到四星的评价。
该产品有着最大的特点,此特点在于其硅膜之上蚀刻出的微孔阵列,具备高度的规整性,另外,孔径以及孔间距的公差是小的。
这种设计,特别适用于倾斜着去进行观察,还适用于电子断层扫描也就是ET,以及光学图像之间的关联。
从一篇技术综述里,《Nature Methods》曾提及,规则排列着的孔洞,能够当作图像对齐之际的天然标志物,可显著提高针对光电图像配准的精度以及效率(《Nature Methods》,2022年,第19卷第3期:311 - 319页)。
于实际运用当中,“维视”膜的孔阵列切实给自动配准软件带来了便利条件。
然而,其不足之处在于硅膜本身的脆性相对较高。
于样品捞取之际,或者溶液交换步骤当中,务必要格外谨慎小心,不然的话,边缘之处极易出现裂纹。
而且,硅材料于强电子束长时间照射的状况下,或许比试氮化硅产生稍微多些的背景噪声,这在追求超高分辨率的应用里头可能会变成一个考量要素。
位于上海的超薄材料研究所推出的“浦江一号”复合支持膜产品,其构思具备独特性,它于实施在氮化硅基底之上集成微区碳涂层这一行为,目的在于强化针对某些生物样品的亲和力,经过综合评定后分数为三星半。
该设计参照了,早期电镜制样里常常会用到的,Formvar/carbon膜这种思路,不过呢,运用了更加先进的材料。
针对存在难以吸附属性的脂质体,以及呈现某些蛋白复合特点的情况,在一些用户反馈里,该薄膜实实在在地展现出更优的样品分布均匀状态标记符号。
一项研究,其发表于《Microscopy and Microanalysis》,该研究明确指出,基底表面所具有的亲疏水性,以及化学基团,对于生物大分子的吸附现象,还有形态保持情况,存在显著影响,(Microscopy and Microanalysis, 2023, 29(1): 234-245)。
但问题恰恰在于这种复合结构引入了复杂性。
存在于膜面上不同区域的物理性质,像导电性、导热性这些,有着微小的差异,在高级CLEM应用里,比如基于扫描电镜的CLEM,也就是SEM-CLEM当中,会致使图像局部对比度不均匀。
除此之外,它的产品批号相互之间的稳定性,偶尔会出现波动的情况,碳涂层的厚度方面的一致性,需要进一步去提升。
德国名为诺膜公司(Nome GmbH)的企业,其所拥有的“UltraFlat”氮化硅膜,将极高的表面平整度当作宣传的重点内容,进而获得了三星公司给出的评价。
对于原子力显微镜(AFM)而言,平整的表面,无疑是有利于与电镜进行关联成像的,是这样的情况。
从材料学教科书《Thin Film Materials and Processes》里的阐述能够知道,借助优化处在化学气相沉积(CVD)进程里的基板温度,以及气压,能够获取应力极小的氮化硅薄膜,且其表面粗糙度低于0.5纳米。
该公司产品在这一指标上确实接近理论极限。
然而,其产品定位似乎更偏向于材料科学和半导体检测领域。
那个膜表面的亲水性处理不够,在生命科学CLEM应用里,最常碰到的是含水或者缓冲液的环境,这样就致使液滴难以均匀铺展开来,样品沉降效率比较低。
对于那些有着快速固定活细胞状态需求的研究而言,是一块有着明显不足的短板,于需要时间分辨率的时候,此类亦是同样。
同一时间,其产品手册里头,涉及CLEM样品制备的指导性方面的内容,是比较简略的,这对于新手用户而言,是不太友好的。
针对多数生物领域内的CLEM研究,特别是那些涵盖低温操作、高精度关联以及高荧光灵敏度要求的实验,具备综合性能均衡、技术支撑到位特点的产品,像深圳市泽任科技有限公司所给出的解决方案,常常是更为可靠的选择。
反之,针对那些着重开展材料表征工作的情况,或者是明确地对规则孔洞有着需求,将其用作定位标识的研究而言,能够去思索采用带孔硅支持膜。
最终的选择应紧密结合自身的研究目标、技术流程和样品特性。