冷凍電鏡技術是在20世紀70年代提出的，早在20世紀70年代科學家們就利用冷凍電鏡研究病毒分子的結構，頭次提出了冷凍電鏡技術的原理、方法以及流程的概念。冷凍電鏡的發展：冷凍電鏡到底是什么?從上世紀70年代興起至今，冷凍電子顯微技術(cryo-EM)已經跨越了40多年的發展歷史，經歷了冷凍制樣、單顆粒圖像分析和三維重構算法等關鍵性技術的突破。通俗而言，冷凍電鏡就是在傳統透射電子顯微鏡之上，加上了低溫傳輸系統和冷凍防污染系統。冷凍電鏡技術具有更接近天然狀態、適用研究對象普遍等優勢。武漢單顆粒冷凍電鏡技術哪家好

冷凍電鏡技術原理之電子斷層掃描成像技術：通過在顯微鏡內傾轉樣品從而收集樣品多角度的電子顯微圖像并對這些電子顯微圖像根據傾轉幾何關系進行重構的方法稱為電子斷層掃描成像技術。該方法主要應用于細胞及亞細胞器，以及沒有固定結構的生物大分子復合物(分子量范圍為800kD)，Zgao分辨率約2nm。冷凍電鏡的分類：目前我們討論的冷凍電鏡基本上指的都是冷凍透射電鏡，但是如果我們以使用冷凍技術的角度定義冷凍電鏡的話，冷凍電鏡主要可以分為冷凍透射電鏡、冷凍掃描電鏡、冷凍蝕刻電子顯微鏡。武漢單顆粒冷凍電鏡技術哪家好冷凍電鏡技術可實現直接觀察液體、半液體及對電子束敏感的樣品，如生物、高分子材料等。

單顆粒冷凍電鏡技術樣品的篩選和數據采集：在開始高分辨數據采集前，可以利用冷凍電鏡先對樣品質量進行評估，包括但不限于蛋白濃度、穩定性和分布，冰層厚度、質量和載網各處的均一性等的檢查。用戶可以在120kV電鏡或200kV電鏡上進行此篩樣過程。待到樣品通過篩選，用戶可以利用300kV或200kV電鏡采集更大的數據量來幫助開展2D和3D分析。200kV-TalosArctica透射電鏡配備了直接電子探測相機FalconIII,在樣品質量較高時，較高可以獲得<3?的數據。目前的300kV-TitianKrios透射電鏡有兩套，其中一臺配備了目前行業前列的K3直接電子探測相機，另一臺配備有K2相機和能量過濾器，兩套電鏡均能夠進行全自動、長時間無人照看的數據收集操作，可實現樣品的大規模數據采集，并獲得極高分辨率的結構信息。收集得到數以萬計的單顆粒物照片后，用戶可以使用平臺集群已安裝的常用三維重構計算軟件以及相關生物軟件對數據集進行計算處理。

冷凍電鏡技術原理之電子晶體學：利用電子顯微鏡對生物大分子在一維、二維以致三維空間形成的高度有序重復排列的結構(晶體)成像或者收集衍射圖樣，進而解析這些生物大分子的結構，這種方法稱為電子晶體學。其適合的樣品分子量范圍為10~500kD，Zgao分辨率約0.19nm。該方法與X射線晶體學的類似之處在于均需獲得高度均一的生物大分子的周期性排列，不同之處是利用電子顯微鏡除了可以獲得晶體的電子衍射外還可以通過獲得晶體的圖像來進行結構解析。冷凍電鏡技術能夠揭示生物分子細節。

單顆粒冷凍電鏡技術：生物大分子快速冷凍后，在低溫下利用透射電子顯微鏡對結構均一、分散的全同樣品顆粒進行成像，再經圖像處理及重構計算獲得樣品的三維結構。可研究生物大分子在溶液中的結構及構象變化、無需結晶、所需樣品量相對較少，適合于蛋白質、病毒等生物大分子及其復合物的結構生物學研究。樣品制備：可以根據樣品、電鏡載網和其他使用條件，摸索合適的單顆粒樣品制備條件，純化、收集濃度范圍從幾微升50nM至5uM濃度的蛋白溶液來制備單顆粒電鏡樣品。在-196℃時，組織中的生物大分子能夠長期保持穩定性、細胞活性及組織微觀結構，同時，在低溫下，生物樣品耐受電子輻照劑量增強，且其在電鏡鏡筒的高真空環境中脫水變形的問題也得以解決。Vitrobot和EMGP2均能夠提供快速、簡單、可重復的安自動化樣品玻璃化制備過程，其在恒定的物理和機械條件下（如溫度、相對濕度、吸濕條件和冷凍速度）對樣品進行冷凍固定確保生物樣品在低溫狀態下仍保持天然構象。冷凍電鏡技術能夠從分子層面進行詳細的研究，解析基于結構的藥物研發的分子基礎。武漢單顆粒冷凍電鏡技術哪家好

冷凍電鏡技術既完美契合了結構生物學的基礎研究，又能夠助力加速基于結構的藥物研發。武漢單顆粒冷凍電鏡技術哪家好

冷凍電鏡技術揭示生物分子細節：在透射電子顯微鏡下，高能電子束穿透每一個分子，如同X光穿過人的身體一樣，可以拍攝到分子的形貌和它內部的結構信息。科學家們利用計算機將樣本里的每一個分子提取出來，把相似的分子予以歸類，然后疊加、平均獲得其內部結構更為精細的圖像，由此得到分子不同方向的二維結構，較后經過計算機三維重構算法，可以得到分子的三維模型。這一過程被稱為冷凍電鏡三維重構解析。冷凍電鏡技術的發展，使得現在的人類可以對細胞內的生命活動有更多了解。未來，科學家將借助冷凍電鏡技術繼續對復雜生命體的解讀。武漢單顆粒冷凍電鏡技術哪家好

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