SEM-Bildgebung biologischer Proben
Überblick
Quelle: Peiman Shahbeigi-Roodposhti und Sina Shahbazmohamadi, Biomedical Engineering Department, University of Connecticut, Storrs, Connecticut
Ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) ist ein Instrument, das einen Elektronenstrahl verwendet, um leitfreie Abbilder zu bilden und leitfähige Materialien in einem Vakuum zu charakterisieren. Analog dazu ist ein Elektronenstrahl zum SEM als Licht für das optische Mikroskop. Der Unterschied besteht darin, dass das Elektronenmikroskop Bilder mit viel höherer Auflösung und Vergrößerung liefert. Die besten optischen Mikroskope haben in der Regel eine Auflösung von bis zu 200 nm, während SEMs in der Regel eine Auflösung von 0,5 nm beanspruchen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass optische Mikroskope durch die Beugung von Wellen begrenzt sind, eine Funktion der Wellenlänge, die für sichtbares Licht etwa 500 nm beträgt. Umgekehrt verwendet das SEM einen energetisierten Elektronenstrahl, der als Wellenlänge von 1 nm. Diese Eigenschaft macht sie zu sehr zuverlässigen Werkzeugen für die Untersuchung von Nano- und Mikrostrukturen. Elektronenmikroskope ermöglichen auch das Studium biologischer Proben mit zu kleinen Merkmalsgrößen für die optische Mikroskopie.
Diese Demonstration bietet eine Einführung in die Probenvorbereitung und die erste Bildaufnahme biologischer Proben mit einem Rasterelektronenmikroskop. In diesem Fall wird ein Kollagen-Hydroxyapatit (HA) Zellgerüst untersucht. Die Vakuumumgebung des SEM und die induzierte Aufladung des Elektronenstrahls auf nichtleitende Proben (z. B. organische Materie) schaffen Herausforderungen, die bei der Vorbereitung angegangen werden. Die Vor- und Nachteile verschiedener bildgebender Verfahren, die sich auf Auflösung, Schärfentiefe und Probentyp beziehen, werden ebenfalls erörtert. Der Zweck dieser Demo besteht darin, dem Teilnehmer mehr Informationen über SEM zu geben, um festzustellen, ob dieses Mikroskopiemodul für eine Art biologischer Probe am besten geeignet ist.
Verfahren
1. Probenvorbereitung
- Tragen Sie Handschuhe und treffen Sie Vorsichtsmaßnahmen, um eine Kontamination bei der Handhabung der Probe zu vermeiden.
- Stellen Sie sicher, dass die Probe auf dem Schlitten getrocknet ist und keine Verunreinigung der Probe vorliegt. Dies liegt daran, dass SEM die Oberflächencharakterisierung misst, und diese Defekte können das Signal stark behindern.
- Wenn die Probe auf einem Standard-Glasschlitten geladen wird, verringern Sie die Größe der Probe, indem Sie den Schlit
Ergebnisse
Die SEM-Bilder in den Abbildungen 3 und 4 zeigen, dass die abgebildete Struktur mit Mikroskalium-Features sehr dreidimensional ist. Die Bildqualität wird durch den Fokus und die Dicke der Sputterbeschichtung beeinflusst.
Abbildung 3: Die folgenden Abbildungen veranschaulichen, wie sich der Beispielfokus auf die Bildqualität auswirken ka..
Anwendung und Zusammenfassung
Hier demonstrierten wir die Schärfentiefe, das Sichtfeld und die maximale Auflösung und Vergrößerung eines Elektronenmikroskops und wie diese Eigenschaften zur Anzeige biologischer Proben genutzt werden können. Diese Demonstration wurde entwickelt, um den Zuschauern zu helfen, zu entscheiden, welches Mikroskopisierungsmodul für eine bestimmte Anwendung das beste ist. Wie gezeigt, hat SEM eine sehr hohe Konzentrationstiefe, eine viel höhere Auflösung und größere Vergrößerungen. Sie ist jedoch nicht für alle S...
Referenzen
- Oatley, C. W., W. C. Nixon, and R. F. W. Pease. "Scanning electron microscopy." Advances in Electronics and Electron Physics 21 (1966): 181-247.
- Goldstein, Joseph, et al. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis: a text for biologists, materials scientists, and geologists. Springer Science & Business Media, 2012.
- Carol Heckman, et al. Preparation of cultural cells for scanning electron microscope. Nature Protocols Network, 2007, doi:10.1038/nprot.2007.504
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