低电压、无负染，LNP成像新突破——生物型透射电镜LVEM

发布日期：2022-03-28

在近期的新冠疫情中，各类mRNA疫苗纷纷采用了LNP作为递送载体，有效避免了核酸被降解，提高了mRNA进入细胞的效率。在LNP的应用研究中，质量控制往往为重要也为困难的一环。LNP的质量（如其包封率、载药量与稳定性）很大程度上取决于其囊泡的结构是否均匀、稳定，这就需要研究人员对LNP进行透射电镜成像，来直接观测LNP的囊泡结构、粒径等形态信息。

随着科研的进步，人们对成像仪器的要求与日俱增。但是即便在高分辨成像设备多如牛毛的今天，生物样品的透射电镜成像却一直是一个难题。所谓“电镜易得，样品难求”，如何制得一个无损的电镜样品从而拍摄到清晰、高反差的生物样品图片，一直是生物样品透射电镜成像中的大的难题。这个难题很大程度上是由透射电镜的高电压与制样中的染色/负染步骤导致的。

负染是在使用传统透射电镜对生物样品成像时“不得不”采用的样品处理手段，但是负染的处理手段也会带来显著的问题：

、就是生物样品制样复杂，在制样染色过程中，样品容易产生收缩、膨胀、破碎以及内含物丢失等结构改变；

第二、重金属盐离子本身会对生物样品的形貌造成不可逆的损害，这种损害在传统制样过程很难避免；

第三、负染所得的“负像”并不能真实地反映生物样品的形貌特征，尤其对于LNP等囊泡结构，囊泡表面局部凹陷，可能会有少量染液在凹陷处，或者载网表面有负染液残留的痕迹等，这些负染液在电镜观察时就会产生“假象”；

第四、对于制样操作者的要求较高，生物样品的种类多种多样，而每一种生物样品负染时佳的制样条件（重金属盐溶液的种类、浓度，染色的时间长短等）都不一样。这就需要制样人员根据各自实验室的条件，在长时间地摸索与多次地试错来获取佳的制样条件，大量宝贵的时间和样品就这样浪费在染色制样条件的摸索中了；

第五、传统透射电镜操作复杂，维护困难，而实验平台的透射电镜往往一“时”难求，生物样品的佳观测时间往往较短，经常会出现获得好的生物样品，却发现电镜早要在一周后才能预约的尴尬局面；

后，即便已经采用了负染等手段，LNP类的囊泡生物样品还是非常脆弱的，在成像过程中经常会出现囊泡被长时间电子流照射给“轰碎”的状况，这就迫使操作者加快操作速度，更加手忙脚乱。

摆脱传统电镜桎梏的生物型透射电镜

Delong Instrument公司推出的LVEM生物型透射电子显微镜（LVEM5&25）采用了5kV与25kV的低加速电压设计，一次性地摆脱了上述所有的生物电镜成像难题，为生物样品的电镜成像提供为便捷高效的解决方案。

高衬度：低能量电子对有机分子产生更强烈的散射，具有更高对比度。

无需染色：突破以往生物/轻材料成像需要重金属染色的局限性。

高分辨率：无染色条件下能够达到1.5 nm的图像分辨率。

多模式：LVEM5能够在TEM、SEM、STEM三种模式中自由切换。

高效方便：真空准备只需要3分钟，空间小，环境需求低。

易操作且成本低：友好智能化操作界面，低耗材，低维护费用，无需专业操作人员。

生物样品友好                               

LVEM生物型透射电镜采用的5kV与25kV低电压设计，对生物样品不会造成任何损伤，与传统高压电镜相比，低电压反而提高了生物样品成像的衬度/反差；无需重金属染液负染，对于LNP等囊泡结构成像条件温和，摆脱了染液与负染过程本身可能对囊泡结构造成的损害，所得图像为“正像”，更加真实地展现囊泡的结构特征。

生物样品细节损失少

如下图所示，传统高压透射电镜本身就会带来样品细节损失，在80-120kV下的透射电镜成像过程中，大量十几纳米尺寸的颗粒会直接被“击穿”。而LVEM生物型透射电镜采用的5kV与25kV低电压设计，不仅避免了传统高压透射电镜长时间照射对于生物样品的损害，还可以保留下更多地小有机颗粒图像，获得更多地细节。

小型化设计，操作更加方便

传统透射电子显微镜体积庞大，对放置环境有严格的要求，并且需要水冷机等外置设备。通常会占据整间实验室。LVEM电镜从根本上区别于传统电镜，尺寸较传统电镜缩小了90%，对放置环境无严格要求，无需任何外置冷却设备，可以安装在用户所需的任意实验室或办公室桌面。操作界面智能化，更加方便。

LVEM生物型电镜案例

LVEM生物型透射电镜对生物样品成像友好，除了LNP之外，对于病毒颗粒、外泌体、噬菌体、DNA、细胞切片等生物样品的成像效果也非常优秀，可以满足研究人员多样化的成像需求，且其操作简便，制样简单，是使生物科研工作者研究更加游刃有余的“科研利器”。

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