细胞扫描电镜(SEM)制样的核心在于“保真”——即z大程度地保留细胞在自然状态下的三维形貌,防止其在真空和电子束轰击下发生皱缩、塌陷或破裂。
针对贴壁细胞和悬浮细胞不同的生长特性,其制样策略有显著区别。
制样步骤
1. 培养与预处理
贴壁细胞:
载体:通常将细胞接种在放入24孔板中的盖玻片或硅片上。
密度:待细胞生长至60%-80%汇合度时z佳。过密会导致细胞重叠,难以观察单个细胞形态;过稀则寻找视野困难。
清洗:弃去培养基,用PBS缓冲液(pH 7.2-7.4)轻轻漂洗2-3次,洗去残留血清蛋白。注意要沿孔壁缓慢加入,切勿直接冲刷细胞面。
悬浮细胞:
富集:收集细胞悬液,进行低速离心(通常1000 rpm左右)。
沉淀量:离心后的细胞沉淀肉眼可见大小应达到芝麻至绿豆大小(约1-3mm³)。沉淀太少会导致观察时找不到细胞。
清洗:弃上清,用PBS重悬洗涤1-2次,再次离心去上清。
2. 固定 (Fixation) —— 锁定形态
这是关键的一步,决定了细胞结构的完整性。
固定液:通常使用2.5%戊二醛(用0.1M磷酸缓冲液配制)。
操作:
贴壁细胞:直接向孔板或盖玻片上加入固定液,室温固定30分钟至2小时。
悬浮细胞:将细胞沉淀重悬于固定液中,室温固定30分钟至2小时。
注意:固定后的样品若不能立即进行后续步骤,可置于4℃冰箱保存,但切勿冷冻结冰,冰晶会刺破细胞膜。
3. 清洗与后固定 (Washing & Post-fixation)
清洗:用0.1M磷酸缓冲液漂洗样品3次,每次15分钟,彻底去除残留的戊二醛。
后固定(可选但推荐):使用1%四氧化锇(OsO₄)固定1-2小时。这能更好地固定脂类物质(如细胞膜),并增加样品的导电性和图像反差。固定后需再次用缓冲液清洗。
4. 梯度脱水 (Dehydration)
为了适应电镜的高真空环境,必须去除细胞内的水分。
试剂:乙醇(酒精)或丙酮。
流程:按照 30% → 50% → 70% → 80% → 90% → 95% → 100% → 100% 的浓度梯度依次浸泡。
时间:每个浓度梯度停留15-20分钟。
关键点:100%乙醇处理通常进行两次,确保水分彻底去除。
5. 干燥 (Drying) —— 防止塌陷
生物样品含水多,直接干燥会因表面张力导致细胞皱缩。
金标准:临界点干燥
使用临界点干燥仪(CPD),利用液态CO₂置换乙醇,在临界点消除气液界面张力。这是观察细胞立体形貌的z佳方法。
替代方案:叔丁醇冷冻干燥
适用于没有临界点干燥仪的情况,也能较好地保持形态。
不推荐:空气自然干燥(会导致细胞严重塌陷,仅适用于对形貌要求极低的观察)。
6. 导电处理 (Mounting & Coating)
贴样:
贴壁细胞:将干燥后的盖玻片用导电胶带粘在样品台上。
悬浮细胞:将干燥后的细胞粉末或沉淀块用导电胶粘在样品台上,或用洗耳球吹去未粘牢的浮尘。
喷金:使用离子溅射仪喷镀一层金(Au)或铂(Pt),厚度约10-20nm。这能消除荷电效应(图像发亮、漂移)并增强二次电子信号。
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