生体試料のSEMイメージング

出典:ペイマン・シャーベイギ・ルードポシュティとシナ・シャーバズモハマディ、バイオメディカル工学部、コネチカット大学、ストールズ、コネチカット州

走査型電子顕微鏡(SEM)は、電子線を利用して非破壊画像を作成し、真空中の導電性材料を特徴付ける器具です。たとえ例として、電子ビームは光学顕微鏡に光が当たるようにSEMに対する。違いは、電子顕微鏡がはるかに高い解像度と倍率の画像を生成することです。最良の光学顕微鏡は通常200nmまでの分解能を有し、SEは通常0.5 nmの分解能を主張する。これは、光学顕微鏡が波の回折によって制限されるという事実によるもので、波長の関数であり、可視光に対しては約500nmである。逆に、SEMは1nmの波長として通電電子ビームを使用する。この特性は、ナノおよび微細構造の研究のための非常に信頼できるツールになります。電子顕微鏡はまた光学顕微鏡のために小さすぎる特徴のサイズの生物学的サンプルの研究を可能にする。

このデモでは、走査型電子顕微鏡を用いた生体試料のサンプル調製および初期画像取得について説明します。この場合、コラーゲン-ヒドロキシアパタイト(HA)細胞足場が研究される。SEMの真空環境と非導電性試料(有機物など)上の電子線による誘導充電は、調製において対処される課題を生み出します。解像度、焦点深度、サンプルタイプに関連するさまざまなイメージング方法の長所と短所についても説明します。このデモンストレーションの目的は、この顕微鏡モジュールが生物学的サンプルの一種に最適かどうかを判断するために、参加者にSEMに関する詳細情報を提供することです。

1. サンプル調製

1. 手袋を着用し、サンプルを取り扱う際の汚染を避けるため、予防措置を講じてください。
2. スライド上のサンプルが乾燥しており、サンプルに汚染がないことを確認します。これは、SEMが表面特性評価を測定し、これらの欠陥が信号を著しく妨げる可能性があるためです。
3. サンプルが標準的なガラススライドにロードされている場合は、ダイヤモンドチップガラスカッターでスライドを直線でスコアリングし、スコア付けされたラインをガラスが折れるまでゆっくりと押し出して、サンプルのサイズを小さくします。
4. サンプルに応じて、同じ元素組成を持たないコーティングを選択します(EDSが受信する信号を妨げる)。このデモンストレーションでは、金パラジウムコーティングを使用します。
5. 指示に通じてスパッタコーターを使用します。機械は十分なカバレッジの薄いコーティングのために約40sのためのサンプルをスパッタにしてみましょう。
6. 導電性両面カーボンテープを使用して、サンプルをSEMスタブに取り付けます。このテープは、非導電性スライドに取り付けられている場合

図 3 および図 4 の SEM 画像は、画像化された構造がマイクロスケール機能を備えた高度に 3 次元であることを示しています。画質はスパッタコーティングの焦点と厚さの影響を受けます。

図 3: 次の図は、サンプル フォーカスが画質に与える影響を示し?...

ここでは、電子顕微鏡の焦点深度、視野、最大解像度と倍率、およびこれらの特性を使用して生体試料を表示する方法を示しました。このデモンストレーションは、特定のアプリケーションに最適な顕微鏡モジュールを視聴者が判断できるように設計されています。実証したように、SEMは非常に高い焦点深度、はるかに高い解像度と大きな倍率を持っています。ただし、すべてのサンプルの?...

1. Oatley, C. W., W. C. Nixon, and R. F. W. Pease. "Scanning electron microscopy." Advances in Electronics and Electron Physics 21 (1966): 181-247.
2. Goldstein, Joseph, et al. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis: a text for biologists, materials scientists, and geologists. Springer Science & Business Media, 2012.
3. Carol Heckman, et al. Preparation of cultural cells for scanning electron microscope. Nature Protocols Network, 2007, doi:10.1038/nprot.2007.504