La tecnología de microscopía electrónica se ha utilizado en las ciencias de la vida durante más de 60 años, lo que ha supuesto una revolución en el estudio de las estructuras morfológicas en las ciencias de la vida. revolución. El descubrimiento de las sinapsis es un ejemplo clásico, que pone fin a un debate que duró un siglo, desde finales del siglo XIX hasta la década de 1950, sobre si existían conexiones directas entre las neuronas.
La tecnología de microscopía electrónica convencional en ciencias de la vida requiere la fijación química de muestras con reactivos químicos como formaldehído y glutaraldehído. Sin embargo, la fijación química tiene las siguientes tres desventajas:
1. Esto lleva al menos unos minutos, pero muchos procesos fisiológicos del cuerpo son de corta duración y duran sólo segundos o incluso milisegundos, como la liberación de neurotransmisores en las vesículas sinápticas de las neuronas. Los cambios morfológicos y las características de estos procesos fisiológicos no pueden capturarse mediante los métodos tradicionales de fijación química. Sin embargo, las células vegetales tienen paredes celulares y los insectos como los nematodos tienen quitina en la superficie del cuerpo, lo que dificulta la penetración de los fijadores químicos, lo que afecta gravemente al organismo. efecto de fijación;
2. Las muestras deben deshidratarse con alcohol y otros disolventes orgánicos antes de incrustarse, lo que hará que las células y los tejidos se encojan y cambien su forma y tamaño;
3. Los fijadores químicos, especialmente el cloruro de amonio y el dialdehído, pueden provocar la desnaturalización de las proteínas, cambiar las características de los antígenos proteicos, reducir o incluso perder su capacidad de unión a los anticuerpos correspondientes, lo que provoca fallos en la tinción inmunohistoquímica con microscopía electrónica.
Introducción a la microscopía crioelectrónica:
La crio-SEM se utiliza para la microscopía electrónica de barrido, que puede observar directamente líquidos, semilíquidos y muestras sensibles a los haces de electrones, como como biología, materiales poliméricos, etc.
Después de preparar las muestras mediante congelación, trituración y recubrimiento a temperatura ultrabaja (pulverización de oro/pulverización de carbón), se colocan en la etapa fría del microscopio electrónico (la temperatura puede alcanzar los -185 °C). ) a través del sistema de transmisión de congelación para observación. Entre ellos, la tecnología de congelación rápida puede hacer que el agua parezca vidriosa a bajas temperaturas, reduciendo la generación de cristales de hielo sin afectar la estructura de la muestra en sí. El sistema de transmisión de congelación garantiza que la muestra pueda observarse con un microscopio electrónico a bajas temperaturas.
Utilizando tecnología de microscopía crioelectrónica y tecnología de microscopía de correlación criofotoeléctrica de desarrollo propio, distinguimos con precisión las dos sinapsis más importantes del sistema nervioso central: las sinapsis excitadoras e inhibidoras, y las comparamos. Las características estructurales fueron cuantitativas analizado. Se cultivaron neuronas del hipocampo de rata en una red portadora de forma especial bajo microscopía crioelectrónica, se congelaron rápidamente y se tomaron imágenes directamente, y se obtuvieron una serie de estructuras tridimensionales sinápticas completas cercanas al estado fisiológico.