冷凍電鏡技術(shù)的應(yīng)用場景：冷凍電鏡主要應(yīng)用在結(jié)構(gòu)生物學和材料科學當中，如在2020戴口罩戴口罩中研究人員通過冷凍電鏡技術(shù)在解析病毒結(jié)構(gòu)、推測其侵染人體細胞的路徑等傳播原理發(fā)揮了重要作用，研究人員將戴口罩的結(jié)構(gòu)與其他幾種冠狀病毒進行了比較，發(fā)現(xiàn)2019-nCoV的S蛋白整體結(jié)構(gòu)與SARS病毒S蛋白的整體結(jié)構(gòu)相似，各個結(jié)構(gòu)之間具有高度同源性。在材料科學的應(yīng)用中，冷凍電鏡技術(shù)在一些對電子束、熱敏感材料，如鈣鈦礦材料、某些高分子材料、水凝膠、量子點等精細結(jié)構(gòu)的物理表征與機理研究中也具有巨大的應(yīng)用潛力。冷凍電鏡技術(shù)采用的快速冷凍技術(shù)關(guān)鍵在于“快速”?；茨侠鋬鐾干潆娮语@微鏡技術(shù)原理

冷凍電鏡技術(shù)揭示生物分子細節(jié)：在透射電子顯微鏡下，高能電子束穿透每一個分子，如同X光穿過人的身體一樣，可以拍攝到分子的形貌和它內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息?？茖W家們利用計算機將樣本里的每一個分子提取出來，把相似的分子予以歸類，然后疊加、平均獲得其內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為精細的圖像，由此得到分子不同方向的二維結(jié)構(gòu)，較后經(jīng)過計算機三維重構(gòu)算法，可以得到分子的三維模型。這一過程被稱為冷凍電鏡三維重構(gòu)解析。冷凍電鏡技術(shù)的發(fā)展，使得現(xiàn)在的人類可以對細胞內(nèi)的生命活動有更多了解。未來，科學家將借助冷凍電鏡技術(shù)繼續(xù)對復(fù)雜生命體的解讀。無錫冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)特點冷凍電鏡技術(shù)的獨特優(yōu)勢：適合于研究結(jié)構(gòu)不規(guī)則的大分子復(fù)合物，對于分子量的上限沒有限制。

冷凍電鏡技術(shù)原理之單顆粒技術(shù)：對分散分布的生物大分子分別成像，基于分子結(jié)構(gòu)同一性的假設(shè)，對多個圖像進行統(tǒng)計分析，并通過對正、加和平均等圖像操作手段提高信噪比，進一步確認二維圖像之間的空間投影關(guān)系后經(jīng)過三維重構(gòu)獲得生物大分子的三維結(jié)構(gòu)方法。其適合的樣品分子量范圍為80~50MD，Zgao分辨率約0.3nm。利用單顆粒技術(shù)獲得三維重構(gòu)的方法主要包括等價線方法、隨機圓錐重構(gòu)法、隨機初始模型迭代收斂重構(gòu)等方法，其基本目標是獲得二維圖像之間正確的空間投影關(guān)系，從而進行三維重構(gòu)。

單顆粒冷凍電鏡技術(shù)的顆粒挑選：接下來需要從原始數(shù)據(jù)中篩選出顆粒投影，也被稱為“顆粒挑選”，顆粒挑選的好壞也將影響所有后續(xù)的分析和處理過程，是一個重要并且繁瑣的步驟。顆粒挑選方式可以分為手動挑選、半自動挑選和完全自動挑選這幾種。在早期的分析中，對于結(jié)構(gòu)的了解還非常少，優(yōu)先考慮的都是人工挑選。但是自動的顆粒圖像獲取方法的出現(xiàn)使得在很短時間內(nèi)可以收集數(shù)十萬張顆粒圖像，人工挑選大量的顆粒圖像不太現(xiàn)實，并且人工的挑選通常會過于集中于某一類顆粒圖像，導致遺漏和偏差。半自動和全自動的方法主要有以下三類：(1)通過例如降噪、反襯增強、邊緣算子等圖像形態(tài)學方法搜索區(qū)域，基于數(shù)字圖像處理學的原理，將顆粒圖像與背景分離開來。(2)基于模板的方法，通過掃描數(shù)據(jù)圖像和已知的模板比較來挑選出潛在的顆粒圖像，模板的來源通常為手動選出的數(shù)據(jù)圖像中較為清晰的顆粒圖像，或者是已知結(jié)構(gòu)的投影。(3)結(jié)合無模板和有模板的方法，通過一些有監(jiān)督的機器學習算法進行顆粒挑選。冷凍電子顯微鏡技術(shù)之樣品成像：低劑量輻照成像，普通樣品材料在進行表征時，電子劑量越高成像質(zhì)量越好。

冷凍電鏡技術(shù)究竟是什么呢？一直以來，科學家們不斷進行基礎(chǔ)生命科學的探究，探究細胞內(nèi)的生命規(guī)律，為人類健康及其他學科提供借鑒。而分子是生命體中行使功能的較小單元，生命科學研究也逐步發(fā)展到了微觀生物分子的結(jié)構(gòu)與功能研究階段，以期逐步加深對生命過程的認知。充分的基礎(chǔ)研究不只能幫助我們深刻認識生命過程，并且能夠幫助改善人類健康和提高人類生活質(zhì)量?？茖W家們能夠通過生命科學研究幫助確定新的藥物靶點，并進行基于靶點的藥物篩選，提高藥物研究的成功率、安全性和有效性。并且隨著生物制品尤其抗體大分子藥物的發(fā)展，冷凍電鏡技術(shù)越來越多地應(yīng)用于活性生物分子結(jié)構(gòu)的解析中。冷凍電鏡技術(shù)與X射線晶體學、核磁共振一起構(gòu)成了高分辨率結(jié)構(gòu)生物學研究的基礎(chǔ)。嘉興冷凍電鏡單顆粒技術(shù)平臺

冷凍電鏡技術(shù)助力快速、高效的新藥研發(fā)?；茨侠鋬鐾干潆娮语@微鏡技術(shù)原理

冷凍電鏡技術(shù)測定結(jié)構(gòu)的幾種方法：X射線晶體學、NMR、和冷凍電鏡技術(shù)各有優(yōu)缺點，將這幾種方法結(jié)合共同研究結(jié)構(gòu)與功能將使結(jié)構(gòu)生物學家對所研究的分子有更為全部的理解，而這些信息是單用任何一個方法所無法獲得的。將X射線晶體模型與經(jīng)電鏡獲得的密度圖重合可以對電鏡三維重構(gòu)的結(jié)構(gòu)作更詳盡的解釋，例如將牛的水通道（AQP1,與人的有90%同源性）的高分辨率的晶體結(jié)構(gòu)與先前用冷凍電鏡技術(shù)重構(gòu)出來的人的中等分辨率水通道的三維結(jié)構(gòu)進行比較，可以進一步確定冷凍電鏡獲得的中等分辨率的結(jié)構(gòu)，同時也顯示出了冷凍電鏡技術(shù)的優(yōu)勢和局限性。另一方面，較低分辨率的電鏡三維重構(gòu)模型可以用來解釋病毒或大分子的晶體結(jié)構(gòu)。而且，將X射線晶體的精細結(jié)構(gòu)與冷凍電鏡的重構(gòu)模型結(jié)合構(gòu)建生物大分子復(fù)合物在發(fā)揮功生物學功能過程中出現(xiàn)的構(gòu)像變化模型。這很大程度增加了我們對于復(fù)雜分子的活動機制的理解。電子顯微技術(shù)，成像技術(shù)，計算機技術(shù)，生物信息技術(shù)等不同學科的結(jié)合，將為我們提供研究生命現(xiàn)象與本質(zhì)的強有力的手段。淮南冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)原理

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