重离子利刃的冷冻视窗:马尔科与 Cryo-FIB 镓离子枪纳米切削
2007 年 3月1日 · 液态金属镓离子枪源(Ga+ LMIS Column)、双束电镜冷冻样品转运系统(Cryo-Transfer)
你知道吗?
细胞太厚无法看透,那就用最暴烈的金属重离子之刃,在绝对零度边缘自上而下刨铣掉整座肉体山峰,只留下一张薄如晨曦的原位玻璃薄片。
Cryo-ET原位断层扫描虽美,但很快撞上了一堵不可逾越的物理高墙:300 kV透射电镜的电子束穿透力极其有限,只要样品厚度超过300到500纳米,非弹性散射就会急剧飙升,整张图像变成白茫茫的一团雾。对于仅有几百纳米厚的游离细菌尚能勉强穿透,而哺乳动物体细胞动辄几微米到几十微米厚,直接塞进电镜宛如一堵无法照亮的青铜巨壁!
2007年,纽约沃兹沃思中心的迈克尔·马尔科(Michael Marko)等人将半导体芯片工业中的“聚焦离子束(FIB)”搬进了零下一百六十度的冷冻生物世界。他们搭建了集成电子显微镜与聚焦离子束的双束系统(FIB-SEM):在低温冷冻腔体内,高能镓离子束()化作一把锋利无匹的原子级激光凿刀,以微小角度从上下两侧对冷冻在载网上的整个黏附细胞进行粗加工切槽和精细抛光铣削,生生削去数微米厚的细胞上下壳层,只在原本实心的细胞腹地正中央,留下一张厚度仅为100到200纳米、面积几十微米的极薄悬空窗口——冷冻薄片(Cryo-Lamella)。