發(fā)布時(shí)間：2020-04-25 05:04

【摘要】：生物超快電子顯微鏡技術(shù)是最近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)新的顯微觀察技術(shù),其主要是將飛秒激光技術(shù)同生物電子顯微鏡技術(shù)相結(jié)合,在皮秒至納秒時(shí)間內(nèi)對(duì)生物活性樣品中復(fù)雜的瞬態(tài)變化進(jìn)行無輻射損傷成像和觀察,突破了高劑量電子照射對(duì)生物活性樣品帶來損傷的瓶頸。為了解決電子顯微鏡觀察生物活性溶液樣品的觀察問題,結(jié)合生物超快電子顯微鏡及MEMS技術(shù),設(shè)計(jì)制作了一種適用于生物超快電鏡的生物納米腔室芯片載物臺(tái),并對(duì)芯片進(jìn)行了表面處理和修飾,從而使芯片能夠維持生物樣品的活性,進(jìn)而使用生物超快電鏡觀察生物活性樣品,具體內(nèi)容如下:(1)設(shè)計(jì)了一種用于生物超快電鏡的生物納米腔室芯片載物臺(tái)。以雙面長有30 nm厚氮化硅薄膜的100型硅片為基底,硅片厚度為200 μm,整體結(jié)構(gòu)是由上中下三層結(jié)構(gòu)通過鍵合密封形成生物納米腔室芯片載物臺(tái),其中上層包含有進(jìn)樣窗,出樣窗以及三個(gè)觀察窗,觀察窗的窗口尺寸為10×50μm,中間層是由300nm厚的銦薄膜構(gòu)成腔室,下層包含三個(gè)觀察窗,上下兩層觀察窗成十字交叉結(jié)構(gòu)。整個(gè)芯片中上下兩層觀察窗由30 nm厚氮化硅薄膜與腔室隔開,將進(jìn)樣窗和出樣窗密封后,腔室將完全與外界環(huán)境隔離。(2)利用MEMS技術(shù),制備出了生物納米腔室芯片載物臺(tái)。由于芯片單元直徑不足3 mm,而芯片制作是在4英寸硅片上進(jìn)行,在硅片上同時(shí)制作100個(gè)同樣的芯片,因此涉及到單元解離的問題,我們通過比較激光切割,砂輪切割以及堿腐蝕解離三種方式,通過研究100型硅片在KOH溶液中腐蝕微結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),最終研制出一種通過堿腐蝕解離芯片單元的方案,成功的將解離芯片的良品率提高到了 100%。(3)通過對(duì)納米腔室芯片表面修飾,使其能夠維持生物樣品的活性,進(jìn)而用于生物超快電鏡觀察生物樣品。氮化硅材料盛放生物活性樣品,無法維持生物樣品的活性,因此我們使用纖連蛋白對(duì)制作的芯片進(jìn)行表面修飾,通過乳腺癌細(xì)胞培養(yǎng),驗(yàn)證了修飾后的芯片可以維持生物樣品的活性。我們?cè)谏锍祀婄R中使用修飾后的生物納米腔室芯片觀察到了直徑為12-14 nm的活性鐵蛋白樣品的動(dòng)態(tài)圖像。
【圖文】：

圖１－２生物超快電子顯微鏡結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ邋１－２邋Ｂｉｏ－ｆａｓｔ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑根據(jù)圖１－２所示，我們可以看出，超快電子顯微鏡整體是由飛秒激光系統(tǒng)和電逡逑子顯微鏡系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。其中電子顯微鏡的電子槍產(chǎn)生電子的方式改成了使用逡逑飛秒激光脈沖的方式照射電子槍進(jìn)而產(chǎn)生單發(fā)電子，獲得衍射顯微圖像，從而實(shí)逡逑現(xiàn)閃頻模式和脈沖模式下的電子顯微鏡成像技術(shù)，同時(shí)，將超快泵浦激光引入樣逡逑品室，實(shí)現(xiàn)時(shí)間分辨結(jié)構(gòu)探測(cè)。逡逑１．２生物電子顯微鏡中的進(jìn)樣技術(shù)逡逑１．２．１基于機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的樣品桿技術(shù)逡逑生物超快電子顯微鏡的超高分辨本領(lǐng)和時(shí)間分辨率，可以實(shí)現(xiàn)生物樣品在納逡逑米尺度，甚至原子尺度的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)變化的研究。但因?yàn)樯锍祀娮语@微鏡樣品逡逑室中的空間很狹小，而且樣品室還必須保證是高真空環(huán)境，同時(shí)還要確保樣品載逡逑物臺(tái)在電鏡中非常穩(wěn)定，，還不能對(duì)成像系統(tǒng)造成影響，除此以外還必須保證電鏡逡逑中發(fā)射出來的電子必須準(zhǔn)確的與樣品產(chǎn)生作用

圖１－３電子顯微鏡樣品桿實(shí)物圖［２２］逡逑Ｆｉｇ邋１－３邋Ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ邋ｓａｍｐｌｅ邋ｒｏｄ邋ｐｈｙｓｉｃａｌ邋ｍａｐ邋［２２］逡逑如圖１－３所示，電子顯微鏡樣品桿大致由三部分組成：桿頭，桿頸以及手柄。逡逑桿頭用于搭載被觀察的樣品。桿頸很長，用于將樣品很準(zhǔn)確地送到電鏡樣品室內(nèi)逡逑部，而且桿頸上有Ｏ型圈，用于密封，將外界與樣品室隔絕，保證樣品室內(nèi)的真逡逑空環(huán)境。手柄就是手拿樣品桿的地方。如圖１－４所示，樣品桿頭是由兩層構(gòu)成，上逡逑下兩層通過兩個(gè)螺絲固定，中間有一個(gè)小孔，用于電子束通過。樣品桿中間有一逡逑個(gè)３毫米大小的圓形凹槽，用于放置生物納米腔室芯片載物臺(tái)，而較大的圓環(huán)則逡逑是用于放置0型圓環(huán)墊片，從而形成一個(gè)密封結(jié)構(gòu)。逡逑Ｓ~�；：辶x希徨危忮危沐義賢跡保囪犯送凡渴滴锿跡ǎ幔┭犯送凡孔楹賢跡唬ǎ猓┭犯送凡肯虜閫跡唬ǎ悖┭犯送峰義喜可喜閫煎義希疲椋玨澹卞澹村澹櫻幔恚穡歟邋澹潁錚溴澹瑁澹幔溴澹穡瑁螅椋悖幔戾澹恚幔皰澹ǎ幔╁澹螅幔恚穡歟邋澹潁錚溴澹瑁澹幔溴澹悖錚恚猓椋睿幔簦椋錚鑠澹洌椋幔紓潁幔恚誨澹ǎ猓╁澹螅幔恚穡歟邋澹潁錚溴義希瑁澹幔溴澹歟錚鰨澹蟈澹歟幔澹蟈澹洌椋幔紓潁幔恚誨澹ǎ悖╁澹螅幔恚穡歟邋澹潁錚溴澹瑁澹幔溴澹酰穡穡澹蟈澹歟幔澹蟈澹洌椋幔紓潁幔礤義涎犯訟列〉腦殘偉疾郟齠聳⒎派鍶芤貉返納錟擅濁皇倚酒嘰玨義系姆段

本文編號(hào)：2639844