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掃描電鏡如何促進(jìn)生物醫(yī)學(xué)研究

 更新時(shí)間:2018-04-10 點(diǎn)擊量:3137

生物醫(yī)學(xué)研究是一個(gè)廣泛的領(lǐng)域。 它描述了一個(gè)致力于研究生命過程,疾病預(yù)防和治療以及與疾病和健康有關(guān)的遺傳和環(huán)境因素的科學(xué)領(lǐng)域。而且,由于該領(lǐng)域的多樣化,其研究所用到的設(shè)備也是相當(dāng)廣泛。 掃描電鏡(SEM)作為這些類型的設(shè)備之一, 通過觀察組織或器官結(jié)構(gòu),可以了解到可能的改變和疾病。 這篇博客通過介紹掃描電鏡(SEM)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,來展示其強(qiáng)大功能,下面具體介紹三項(xiàng)科學(xué)研究。

 

揭示人類耳蝸的變化

 

Rask-Andersen 等人 [1] 的圖像證明,人類耳蝸似乎存在變化 。 這些掃描電鏡圖像揭示了耳蝸在解剖學(xué)上的變化,以提高他們的對人工耳蝸植入的認(rèn)識。[1]

 

研究人員指出,關(guān)于人類耳蝸的精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究,可能會提供對插入和電刺激期間與電極相互作用的耳蝸內(nèi)組織更好的理解。

 

為了能夠使用掃描電鏡觀察耳蝸脫鈣后的結(jié)構(gòu), 他們使用剃刀刀片將其分割 。 通過前期制樣處理,可以清楚地觀察到帶有纖毛的耳蝸螺旋器,以及各種各樣的毛細(xì)胞和其他結(jié)構(gòu)。此外,還可詳細(xì)分析人工耳蝸植入創(chuàng)傷部位。

 

圖1:(a)人體內(nèi)聽毛細(xì)胞纖毛- 低頻區(qū)。 (b)外部聽毛細(xì)胞纖毛- 高頻區(qū)。 (c)外部聽毛細(xì)胞纖毛- 低頻區(qū)。 圖片來自Rask-Andersen等人。

 

研究抑制手術(shù)后內(nèi)膜增生的可能性

 

內(nèi)皮損傷被認(rèn)為是手術(shù)后增生的*步; 增加有機(jī)組織的生長。 增生被認(rèn)為是造成靜脈移植物閉塞的zui常見原因。  

 

在他們的掃描電鏡(SEM)研究中, Yamamurra 等人描述了抑制手術(shù)后內(nèi)膜增生的可能性[2]。為了能夠觀察自由基清除劑的藥物不良反應(yīng) ,靜脈移植物先后在戊二醛溶液和*氧化鋨溶液中固定。 然后進(jìn)行臨界點(diǎn)干燥并噴金,zui后對靜脈移植物進(jìn)行成像和分析。  

 

研究小組表明, 未處理的靜脈內(nèi)皮細(xì)胞外觀呈鵝卵石樣。 將其與1小時(shí)后的樣品比較,鹽水組中的內(nèi)皮細(xì)胞呈現(xiàn)出梳狀結(jié)構(gòu)和單核細(xì)胞的粘附,而依達(dá)拉奉(自由基清除劑)組中的鵝卵石狀結(jié)構(gòu)仍然存在,但觀察到的單核細(xì)胞要少很多。 因此研究小組認(rèn)為自由基清除劑不僅可以抑制增生,還可以抑制動脈硬化。

 

圖2:d,e為有孔骨柱的精細(xì)結(jié)構(gòu)的掃描電鏡 (SEM) 圖。圖片來自Rask-Andersen等人。

 

用掃描電鏡(SEM)檢查眼角膜細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)

 

作為第三個(gè)也是zui后一個(gè)例子,我們將重點(diǎn)介紹 Quantock 等人對眼角膜細(xì)胞外基質(zhì)(ECM) 的研究 [3] 。自20世紀(jì)70年代以來,電子光學(xué)成像已經(jīng)為眼部ECM的研究作出了60多年貢獻(xiàn),并且已經(jīng)在描述病理狀態(tài)下的精細(xì)結(jié)構(gòu)解剖和組織變化方面發(fā)揮作用。[3]

 

雖然掃描電鏡(SEM)zui初被用于眼基質(zhì)以及細(xì)胞和層狀組織的研究,但FIB-SEM(聚焦離子束)的發(fā)展已將其提升到一個(gè)新的水平。因此,現(xiàn)在可以對三維顯微解剖進(jìn)行成像。

 

通過這三個(gè)例子,我們希望能夠讓您了解掃描電鏡(SEM)如何成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的研究工具,它不僅涵蓋了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,并且,為未來的眾多開發(fā)提供了動力。

 

參考文獻(xiàn)

 

[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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