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扫描电镜如何促进生物医学研究

 发布时间:2018-04-10 点击量:2086

生物医学研究是一个广泛的领域。 它描述了一个致力于研究生命过程,疾病预防和治疗以及与疾病和健康有关的遗传和环境因素的科学领域。而且,由于该领域的多样化,其研究所用到的设备也是相当广泛。 扫描电镜(SEM)作为这些类型的设备之一, 通过观察组织或器官结构,可以了解到可能的改变和疾病。 这篇博客通过介绍扫描电镜(SEM)在各个领域中的应用,来展示其强大功能,下面具体介绍三项科学研究。

 

揭示人类耳蜗的变化

 

Rask-Andersen 等人 [1] 的图像证明,人类耳蜗似乎存在变化 。 这些扫描电镜图像揭示了耳蜗在解剖学上的变化,以提高他们的对人工耳蜗植入的认识。[1]

 

研究人员指出,关于人类耳蜗的精细结构的研究,可能会提供对插入和电刺激期间与电极相互作用的耳蜗内组织更好的理解。

 

为了能够使用扫描电镜观察耳蜗脱钙后的结构, 他们使用剃刀刀片将其分割 。 通过前期制样处理,可以清楚地观察到带有纤毛的耳蜗螺旋器,以及各种各样的毛细胞和其他结构。此外,还可详细分析人工耳蜗植入创伤部位。

 

图1:(a)人体内听毛细胞纤毛- 低频区。 (b)外部听毛细胞纤毛- 高频区。 (c)外部听毛细胞纤毛- 低频区。 图片来自Rask-Andersen等人。

 

研究抑制手术后内膜增生的可能性

 

内皮损伤被认为是手术后增生的*步; 增加有机组织的生长。 增生被认为是造成静脉移植物闭塞的zui常见原因。  

 

在他们的扫描电镜(SEM)研究中, Yamamurra 等人描述了抑制手术后内膜增生的可能性[2]。为了能够观察自由基清除剂的药物不良反应 ,静脉移植物先后在戊二醛溶液和*氧化锇溶液中固定。 然后进行临界点干燥并喷金,zui后对静脉移植物进行成像和分析。  

 

研究小组表明, 未处理的静脉内皮细胞外观呈鹅卵石样。 将其与1小时后的样品比较,盐水组中的内皮细胞呈现出梳状结构和单核细胞的粘附,而依达拉奉(自由基清除剂)组中的鹅卵石状结构仍然存在,但观察到的单核细胞要少很多。 因此研究小组认为自由基清除剂不仅可以抑制增生,还可以抑制动脉硬化。

 

图2:d,e为有孔骨柱的精细结构的扫描电镜 (SEM) 图。图片来自Rask-Andersen等人。

 

用扫描电镜(SEM)检查眼角膜细胞外基质(ECM)

 

作为第三个也是zui后一个例子,我们将重点介绍 Quantock 等人对眼角膜细胞外基质(ECM) 的研究 [3] 。自20世纪70年代以来,电子光学成像已经为眼部ECM的研究作出了60多年贡献,并且已经在描述病理状态下的精细结构解剖和组织变化方面发挥作用。[3]

 

虽然扫描电镜(SEM)zui初被用于眼基质以及细胞和层状组织的研究,但FIB-SEM(聚焦离子束)的发展已将其提升到一个新的水平。因此,现在可以对三维显微解剖进行成像。

 

通过这三个例子,我们希望能够让您了解扫描电镜(SEM)如何成为生物医学领域中的研究工具,它不仅涵盖了广泛的应用领域,并且,为未来的众多开发提供了动力。

 

参考文献

 

[1] Human Cochlea: Anatomical Characteristics and Their Relevance for Cochlear Implantation, Rask-Andersen et al., The Anatomical Report 295: 1791-1811 (2012).

[2] Supression of postoperative intimal hyperplasia of vein grafts with edaravone in rat models – a scanning electron microscope study, Yamamurra et al, Int J Angiol Vol 16 No. 4 Winter 2007.

[3] From Nano to Macro: Studying the Hierarchical Structure of The Corneal Extracellular Matrix, Quantock et al., Exp Eye Res 2015 April, 133: 81-99.

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