Seriell block-face scanning elektronmikroskopi
Seriell block-face scanning elektronmikroskopi är en metod för att generera högupplösta tredimensionella bilder från små prover. Tekniken utvecklades för hjärnvävnad, men den är allmänt användbar för alla biologiska prover. Ett seriellt svepelektronmikroskop med block-ansikte består av en ultramikrotom monterad inuti vakuumkammaren i ett svepelektronmikroskop . Prover framställs med metoder som liknar den vid transmissionselektronmikroskopi ( TEM ), typiskt genom att fixera provet med aldehyd, färgning med tungmetaller som osmium och uran och sedan inbädda i ett epoxiharts. Ytan på blocket av hartsinbäddat prov avbildas genom detektering av tillbakaspridda elektroner. Efter avbildning används ultramikrotomen för att skära en tunn sektion (vanligtvis runt 30 nm) från blockets yta. Efter att sektionen är skuren höjs provblocket tillbaka till fokalplanet och avbildas igen. Denna sekvens av provavbildning, skärning av sektioner och blockhöjning kan ta många tusentals bilder i perfekt anpassning på ett automatiserat sätt. Praktisk seriell block-face scanning elektronmikroskopi uppfanns 2004 av Winfried Denk vid Max-Planck-Institute i Heidelberg och är kommersiellt tillgänglig från Gatan Inc., Thermo Fisher Scientific (VolumeScope) och ConnectomX.
Ansökningar
En av de första tillämpningarna av seriell block-face scanning elektronmikroskopi var att analysera anslutningen av axoner i hjärnan. Upplösningen är tillräcklig för att spåra även de tunnaste axonerna och för att identifiera synapser. Vid det här laget [ när? ] , bidrog seriell ansiktsavbildning inom många områden, som utvecklingsbiologi, växtbiologi, cancerforskning, studier av neurodegenerativa sjukdomar etc. Tekniken kan generera extremt stora datamängder och utveckling av algoritmer för automatisk segmentering av de mycket stora datamängderna som genereras är fortfarande en utmaning. Men mycket arbete pågår på detta område för närvarande. EyeWire - projektet utnyttjar mänskliga beräkningar i ett spel för att spåra neuroner genom bilder av en volym av näthinnan som erhållits med seriell block-face-scanning elektronmikroskopi.
Många olika prover kan förberedas för seriell block-face scanning elektronmikroskopi och ultramikrotomen kan skära många material, därför har denna teknik bredare tillämpbarhet. Det börjar hitta tillämpningar inom många andra områden, allt från cell- och utvecklingsbiologi till materialvetenskap.
Fördelar och nackdelar
En nackdel som man stöter på med SBEM-metoden är att tjockleken på skivan som kan tas bort med ultramikrotomen är begränsad (~25 nm), sålunda är upplösningen i djupriktningen begränsad. En fördel med SBEM-tekniken är att provet är stationärt, vilket förbättrar inriktningen i högarna av bilder. En annan fördel med SBEM-tekniken är möjligheten att förvärva stora datamängder med hög detaljnivå. Eftersom skärning med ultramikrotomen är extremt snabb (jämfört med fräsningsprocessen i FIB-SEM), kan den exponera ett stort område av materialet (x- och y-riktningar) varje sektionering. Genom snabb skärning kan vi dessutom få många bilder i z-riktning på kort tid.
Se även
externa länkar
- [1] Originalpublikation i PLOS Biology
- [2] Gatan's 3View
- [3] Cellcentrerad databas, SBEM-datauppsättningar