Correlative Light and Electron Microscopy

光电联用显微镜

光电联用显微镜(CLEM)荧光显微镜(FM)高分辨率电子显微镜(EM)的结合。荧光成像的标记能力与电子显微镜提供的高分辨率结构信息相结合,使光电联用显微镜成为研究生物学中形态与功能之间复杂关系的完美工具。

为了分析复杂的细胞组织的各个方面,对同一样品在不同尺度下观察研究的需求越来越大。 理想情况下,研究人员希望在获得微米尺度的细胞的完整概述时,同时对同一细胞中的生物分子进行纳米的尺度分析。 光电联用显微镜集成了荧光和电子显微镜,并可以对同一样品无缝放大和缩小。

Correlative microscopy image of projection neurons in songbird brain

图1:光电联用显微镜下鸣禽脑中投射神经元的图像。此图像由安装在Quanta 250 FEG SEM(FEI)上的SECOM系统(DELMIC)进行成像。

 

荧光显微镜

荧光显微镜(FM)因广泛的标记功能而受到众多研究者的青睐。实验过程中,可使用免疫标记或者基因编码荧光蛋白对样品进行染色。由于这些荧光标记的光谱特性,使用不同颜色的光源可同时识别多个标签。 通过这种方式,研究者可以非常精确地定位感兴趣的位置。

 

Example of a Jablonski diagram of a fluorophore

图2:Jablonski图的荧光图实例。 该图描绘了导致物体将光从一个波长转换为荧光的过程。途中蓝色部分表示基态能量状态。橙色部分展示的是最高能量状态,红色部分展示的是最低单线态激发态。


Scanning electron image of HeLa cell

图三:海拉细胞的扫描电子显微镜成像

 

电子显微镜

电子显微镜(EM) 是在纳米尺度研究物体结构的最佳选择。因为加速电子的波长比可见光的波长短得多,所以可以克服衍射屏障并且观察更小的细节。

阿贝的衍射定律表明,当两个点间距小于d =λ0/2NA)时,显微镜无法对其进行解析(λ0是自由空间波长,NA是显微镜的数值孔径)。因此,传统的光学显微镜不适用于纳米尺度的研究。

光学显微镜与电子显微镜的区别不仅是分辨率;它们的对比度也非常不同。光学显微镜只能检测已经标记的特定大分子,而电子显微镜主要是获取结构信息。 电子显微镜在生命科学中的应用实例包括了对膜结构例如内质网、高尔基体、和囊泡结构的研究。

光电联用显微镜

光电联用显微镜(CLEM)的巨大潜力在于对光学显微镜与电子显微镜功能的结合:多色标记和高分辨率的结构信息。传统的CLEM是通过使用不同的样品制备方案,再分别使用两种显微镜获得成像。最后,再对两个成像结果进行最终图像叠加。然而这种传统方法非常耗时,且需要具有高水平专业知识的操作人员。此外,创建精确的无偏差图像叠加也是一个难题。

随着SECOM系统的问世,光电联用显微镜达到了真正意义上的全面集成。SECOM系统通过为SEM配备倒置荧光显微镜,将光学和电子显微镜集成在一个设备中(见图4)。SECOM克服了传统光电联用显微镜所面对的绝大困难。

如果您想了解有关SECOM系统的更多信息,请访问我们的博客媒体中心

Schematic of the SECOM

图4:光电联用显微镜SECOM的结构示意图。 扫描电子显微镜的电子束由图中绿色部分表示。 途中红色部分呈现的是SECOM系统的光学路径。

CLEM Webinar

 

如果您想了解更多有关光电联用显微镜的信息,欢迎观看我们的CLEM webinar。这个webinar涵盖了CLEM在生命科学研究中的众多应用,也提到了一些在这些研究中面临的挑战。

 
Correlative light and electron microscopy webinar
 
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应用领域


应用说明

 

白皮书

Sample Preparation for Correlative Light and Electron Microscopy


光电联用显微镜(CLEM)所面临的挑战之一是既适合荧光显微镜又适合电子显微镜的样品制备。正确的样品制备方法可以让研究者轻松制作出适合CLEM的样品。如果您想了解更多有关CLEM样品制备的方法,请点击下载我们的白皮书。

技术说明

Automated overlay technical note for correlative light and electron microscopy

Automated overlay

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