Biomedical Sample Preparation
生医样品制备
在生物医学研究与医疗器材开发中，常见分析样品包含纳米药物、血液、细胞、组织以及生医材料与医疗组件等。这些生医样品多具有高含水量与结构柔软的特性，在进行 穿透式电子显微镜（TEM）观测时，容易因水分蒸发或结构变形而导致影像对比度降低。
因此，透过适当的 生医样品制备技术（Biomedical Sample Preparation），在维持样品原始结构的情况下进行观测，是生医材料分析的重要关键。常见方法包含负染色、冷冻样品制备、超薄切片及临界点干燥等，可有效提升电子显微镜影像质量，并清楚观察病毒、纳米药物颗粒与各类生医纳米材料的微观结构。
透过完整的样品制备与电子显微镜分析平台，可支持生医材料研究、纳米药物开发、疫苗结构观察与医疗器材材料分析等多元应用。
图-1 穿透式电子显微镜 Hitachi HT7700，该机型特别适合用于生物组织样品的观测
闳康提供许多不同的生医样品制备及电子显微镜观测服务如下：
- 传统负染
- 树脂包埋
- 常温超薄切片
- 冷冻超薄切片
- 临界点干燥系统
- 低温电子显微镜转换系统
- 液态样品电子显微镜制备
- 穿透式电子显微镜
- 扫描式电子显微镜
半技术原理
金属负染 Negative Staining
许多有机或生物样品由于本身是由碳氢氧等轻元素所组成，所以于穿透式电子显微镜中观察时对比较差，故可利用金属染剂进行背景染色以产生清楚对比，称为负染。
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图-2 (范例) PLGA 粒子负染结果 -
图-3 (范例) Liposome 粒子负染结果
树脂包埋及超薄切片 Resin Embedding and Ultramicrotome
各种高水份含量的生物样品包括细胞、细菌及生物组织器官检体等、以及部分之生医材料，欲以穿透式电子显微镜观察前，皆须先经戊二醛固定、酒精脱水、树酯包埋及超薄切片等样品处理程序，再以铜网搜集样品切片于穿透式电子显微镜中观察型态。
一般生物样品包括细胞、细菌及生物组织的器官与检体等、以及部分生医材料，均可经由适当样品前置处理及常温(或冷冻)超薄切片之后，于穿透式电子显微镜中进行结构影像观察。
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图-4 (范例) 白血球切片影像 -
图-5 (范例) 小鼠肝组织切片影像
临界点干燥法 Critical Point Drying
通常含水量较高的生物样品，大多数必须先经过戊二醛固定、酒精脱水、二氧化碳临界点干燥、镀上白金导电薄膜等制备程序之后，再进入扫描式电子显微镜中进行观察。
图-6 (范例) 细胞经前处理、临界点干燥、并镀上白金导电薄膜之后，进入扫描式电子显微镜 (SEM) 中观察其结合至细胞表面上、约 200nm 的纳米金颗粒。
低温电子显微镜转换系統 Cryo-transfer System
此冷冻样品制备技术可将液态样品于 -172℃ 的环境中瞬间冷冻、并形成约 100nm 的冰薄膜，以供进入穿透式电子显微镜观察。
由于多数生物样品及纳米生医材料均在溶液环境中合成，此冷冻样品制备技术可将液态样品瞬间冷冻、并形成薄膜，提供关于各种纳米颗粒接近于液相环境中之样貌、尺寸与聚集分布的影像，突破传统电子显微镜只能在真空中观察干式样品的限制。
图-7 (范例) 脂质体 (Liposome) 之冷冻试片，其可看到该粒子在溶液中脂双层与药物晶体结构。
应用分析
闳康透过专业的样品制备技术，可针对各类型生物组织、样品或材料，提供客户最佳之样品制备技术及优质正确的电子显微镜观测影像。
图-8 闳康提供各类型样品制备服务
机台种类
液态样品/生物/材料显微镜机台总表
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- 穿透式电子显微镜，厂牌型号为 Hitachi HT7700
生物型穿透式电子显微镜是利用加速电压120KeV 的高能电子束照射样品，根据样品中的元素成分及厚薄区域产生不同程度的电子穿透及散射，经过透镜集束后在萤光板上产生明暗对比的电子影像、并由CCD 呈像于萤幕上。
另外，也可利用样品被电子束照射后所释出的 X 射线分析样品中之成分元素。 -
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- 扫描式式电子显微镜
扫描式电子显微镜是利用加速电压5~10KeV、且直径小于10nm 的电子束来回扫描于样品上，当电子束深入样品表面形成一作用体积(Interaction Volume) 时，会在不同层面上产生二次电子、背向散射电子及X 射线。
扫描式电子显微镜即利用所收集之二次电子及背向散射电子呈像，可用于观察样品表面之立体结构，而 X 射线则可用于分析样品中之成分元素。
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- 常温超薄切片机，厂牌型号为 Leica EM UC7
当样品经树酯包埋并聚合成块后，须利用超薄切片机制作出厚度低于 100nm 的超薄切片并搜集在铜网上，才能进入 TEM 中以电子束穿透呈像。
一般生物样品包括细胞、细菌及生物组织的器官与检体等、以及部分生医材料，均可经由适当样品前置处理及常温超薄切片之后，于穿透式电子显微镜中进行结构影像观察。 -
- 冷冻超薄切片机为 Leica EM FC7
一般的冷冻超薄切片附件，均可安装至常温超薄切片机上。
而转换成冷冻超薄切片机的Leica EM FC7，其操作温度范围为-15℃~-185℃，适用于须在低温中进行切片的高分子材料，例如塑胶或橡胶、或是部分的生物样品材料等。
临界点干燥机为 Quorum K850
当含水量较高的生物样品欲于 SEM 中观察，须先经过适当样品前置处理，并进入临界点干燥机中去除水份。
临界点干燥机是藉由临界点较低的液态 CO2 完全浸润渗透样品后，在其临界点温度下将气态 CO2 放掉以完成干燥程序。
