2014年中國電鏡界的最後一道「大餐」——2014年度北京市電子顯微...

　　儀器信息網訊 2014年12月23日，為推動北京及周邊省市電子顯微學的學術及技術水平的提高，促進電子顯微學工作者在材料科學、生命科學等領域的應用、發展和交流，由北京市電鏡學會、北京理化分析測試技術學會主辦的「2014年度北京市電子顯微學年會」在北京格林豪泰酒店舉行。

會議現場

　　在北京市電鏡學會的精心組織下，本次會議報告內容精彩紛呈，既有電鏡技術的最新進展介紹、電鏡技術的應用探究、電鏡儀器及相關技術的最新進展展示，還有電鏡人才培養、以及電鏡實驗室運行模式的探討。

北京市電鏡學會理事長鄭維能

北京市電鏡學會秘書長張德添

　　創新技術：讓電鏡應用 「頂天立地」

    4D-時間分辨透射電鏡獲取超快動態過程圖像

　　除了利用電鏡觀察樣品的二維、三維結構圖像外，在物理、化學、生物、材料等領域的研究中，人們還希望能夠利用電鏡對一些超快動態過程如電子態的演化、化學鍵的斷裂、電荷轉移、化學反應的中間態、蛋白質摺疊、位錯形成、非晶晶化等進行研究。因此，隨著相關技術的發展，4D-時間分辨透射電鏡應運而生。

中科院物理所研究員李建奇

　　中科院物理所研究員李建奇表示，4D-時間分辨透射電鏡已成為繼球差校正電鏡之後，人們所關注的一個新的電鏡技術發展方向。4D-時間分辨透射電鏡技術也稱為4D超快電子顯微技術，它通過將原子解析度的透射電鏡與超快雷射技術及原位技術結合，來同時實現pm級的空間解析度及ps級的時間解析度。

　　據介紹，目前全球僅有加州理工學院、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室，以及中科院物理所等三家單位從事相關研究。其中中科院物理所李建奇研究組主要通過設計多功能電子槍與超快雷射技術結合來進行單脈衝快速成像，另外兩家研究單位則是通過改進透鏡系統來進行快速成像。

　　冷凍電鏡助力結構生物學發展

　　一直以來，X射線晶體學方法是結構生物學研究最重要的工具，核磁共振在小分子量的蛋白結構解析中也發揮了重要的作用。然而在過去的一年中，冷凍電子顯微學技術作為直接解析生物大分子原子解析度結構的技術手段受到人們的廣泛關注。2013 年 12 月份發表在Nature上的利用冷凍電子顯微學解析獲得TRPV1原子解析度結構的兩篇文章，在結構生物學領域造成了巨大的反響。不用結晶直接解析蛋白質結構，並達到近原子解析度，這無異於是一場革命。

清華大學教授王宏偉

　　清華大學教授王宏偉在報告中介紹說：「冷凍電鏡在結構生物學研究中，具有獨特的優勢，它能夠揭示更接近生理狀態的結構信息，可以研究的結構對象非常廣泛，而進行結構解析需要的材料非常少。它還可以通過計算手段對結構的不均一性進行分析，並可以與光學顯微鏡等多種技術手段結合。」

　　同時，王宏偉也指出了冷凍電鏡應用面臨的挑戰，如解析更小的分子結構，對分子中的構象不均一性進行分析，解析低豐度、瞬時相互作用的生物大分子複合物結構，在冷凍電鏡下精確定位分子在細胞中的位置，以及開發新的樣品製備手段等。

　　臺式電鏡讓電鏡應用更加大眾化

　　相較於時間分辨透射電鏡以及冷凍電鏡在前沿科學領域的應用，臺式電鏡技術的發展則是讓電鏡技術的應用更加大眾化。不同於傳統大型掃描電鏡，臺式掃描電鏡是一種全新的設計，它保留了大型掃描電鏡較高的放大倍數和大景深，同時一改已往電鏡體積大、安裝環境苛刻、操作複雜等缺點，體積小巧，可以在普通試驗臺上安裝使用;操作簡便，樣品基本不需要製備，可以直接觀測，而且能實現數位相機一樣的自動操作，使得沒有電鏡知識和使用經驗的人員也可以獲得滿意的電鏡圖像;另外還可以安裝能譜儀，實現元素分析;並且它的價格僅為傳統電鏡的幾分之一，逼近高端光學顯微鏡的價格。

　　從2005年第一臺商品化的臺式掃描電鏡問世以來，迄今為止全球約有十餘家企業從事臺式電鏡的開發，包括Phenom-World、日立高新、JEOL、是德科技(原安捷倫電子測量業務)、美國Delong、美國Evex、韓國 COXEM 、韓國SEC、日本Hirox等。到2014年，全球檯式電鏡的保有量已超過5000臺。

　　在本次年會上，韓國酷賽姆公司葛慶華介紹了酷賽姆EM-30臺式電鏡及EM-30AX能譜一體化臺式電鏡的特點。

　　聚焦電鏡技術最新應用

　　材料研究是電鏡應用的兩大主要應用領域之一。將透射電鏡與原位拉伸方法相結合是研究材料形變機制的一種直觀而有效的手段。將拉伸實驗與高分辨透射電鏡相結合，通過在原子尺度上直接觀察，實時地記錄應力應變作用下晶體材料微觀結構的演變及位錯的產生和運動等，可直觀地揭示材料在彈性及塑性階段的形變機理。

北京工業大學教授隋曼玲

　　北京工業大學教授隋曼玲近年來一直利用原位透射電鏡研究金屬材料的可逆相變及變形機制。主要包括納米金屬材料的晶界發射和吸收不全位錯、晶粒旋轉長大等變形機制，及金屬材料在變形過程中的幾種可逆形變機制。

　　文物保護是電鏡應用的一個新領域。其中在古陶瓷研究中，主要是利用電子顯微鏡對古陶瓷的釉層、胎釉中間層、胎體等部位的殘餘原料的種類和成分，以及晶相、玻璃相、氣相等不同相的存在和分布，顆粒物的大小、形狀和取向，氣孔的形狀和位置，各種雜質、缺陷和微裂紋的存在形式和分布以及晶界特徵等進行研究。常用的古陶瓷樣品制樣方法包括新鮮斷面樣品處理法、樹脂包埋法、HF酸腐蝕法。

故宮文保科技部李媛

　　故宮文保科技部李媛利用鎢燈絲掃描電鏡及能譜儀對不同地區古代建築琉璃構件進行了比較研究，探究了元代建築琉璃化妝土的工藝、古代建築琉璃玻璃綠釉變色機理、古代鈞瓷「蚯蚓走泥紋」成因、鈞窯月白釉藝術外觀形成機理，以及開展了對乾隆花園符望閣漆紗保護修復、故宮院藏養性殿西暖閣佛堂唐卡的保護等多項研究。

　　李媛表示，隨著文化遺產保護意識的不斷加強，會有更多不同門類的文物保護研究工作需要開展，電鏡作為科學研究的重要工具，肯定要發揮其作用，為人類共同的遺產保護做出貢獻。

　　電子顯微鏡是生命科學研究不可或缺的工具，在病理學研究中，它可以用於病毒、細菌性疾病診斷，穿刺活檢，腫瘤診斷，血液系統疾病診斷，肌肉活檢等方面，但目前這一技術在臨床的應用並不是很廣泛，北京大學第一醫院神經內科主任醫生袁雲表示目前95%的醫生對於電子顯微鏡在臨床研究的應用不是很了解。

北京大學第一醫院神經內科主任醫生袁雲

　　多年來，袁雲利用透射電子顯微鏡在肌纖維的超微結構，如神經肌肉傳遞、膜管信號傳遞、收縮舒張系統、細胞骨架系統、力量傳遞系統、能量供給系統;以及血管、神經和肌梭等肌纖維外超微結構研究中做了大量的工作。

　　他認為利用電子顯微鏡開展超微病理檢查具有重要的意義，因為超微結構的異常通常非常特異，利用電子顯微鏡能夠觀察光鏡能看到和不能看到的結構;對於超微結構的變化和特殊結構的發現能夠縮小診斷以及研究的範圍，可對發病機制提供線索，協助制定研究和治療策略。

　　袁雲指出在電鏡應用研究中，一定要熟悉正常超微結構的特點和人工假象的區別。另外要知道目前單獨利用電鏡來進行疾病診斷的時代已經過去，其診斷價值逐漸被免疫組織化學或基因檢查所替代，但是電鏡對於發病機制的探索依然具有獨特的優勢並有著旺盛的生命力。

　　袁雲還特別提出疾病研究要注意不同領域的合作，不僅是醫院不同科室間的交流合作，不同研究領域也可以多交流，如果將目前的蛋白質結構研究與臨床應用結合，探索在不同致病因子下，蛋白質結構會發生哪些異常，異常的蛋白質又如何導致靶細胞的異常，將會更好地促進電鏡技術在臨床診斷中的應用。

　　校企聯合培養電鏡技術人才

　　今年6月，習近平總書記對於職業教育工作做出重要指示，明確了職業教育在人才強國戰略中的重要職責。要在全社會弘揚勞動光榮、技能寶貴、促進形成「崇尚一技之長、不唯學歷憑能力」的社會氛圍，激發年輕人學習職業技能的積極性。

　　而在電鏡技術人才培養方面，早在2012年河南化工技師學院和北京中鏡科儀技術有限公司聯合創辦了國內第一個電子顯微專業教學班，旨在培養電鏡操作、維護、維修、制樣等方面的專業技術人才。在辦學過程中，校企雙方發揮各自的優勢，學校提供培養平臺，企業提供發展平臺，共同探索出新的培養模式。

中鏡科儀總經理郭新勇 

　　中鏡科儀總經理郭新勇介紹說：「第一屆電鏡專業教學班共七名學員，經過兩年理論課學習，一年的實習，經過用人單位的選拔與考核已經全部上崗位。他們經過兩年的培養，已經初步掌握了電鏡的操作與維護，電鏡樣品的製備方法。更重要的是建立了對電鏡崗位的熱愛以及對電鏡事業的信心。他們將成為第一代中國人自己培養的電鏡技師。為中國電鏡事業的發展發揮重要作用，讓我們見證他們的成長。」

　　探究電鏡運行模式 提高儀器利用率

　　《人民日報》2014年11月17日發文稱：截至2013年底，全國50萬元以上的大型科學儀器設備近9萬臺(套)，其中高校和科研院所中的大型科學儀器設備就有54918臺(套)，原值總計780.2億元。那麼，這些價值不菲的科學儀器設備使用情況如何?據權威部門的調查，2013年我國全部科學儀器設備的年均有效工作機時為1157小時，遠低於發達國家的3000多小時。這充分說明，高校和科研院所的許多課題組(科研團隊)購買了科學儀器設備後，其利用率和共享水平非常低。目前，國家已經出臺了相關政策措施來改善這種情況。同時也有許多單位積極探索儀器運行模式，不斷提高儀器的利用率，充分的發揮了儀器的作用。

北京師範大學分析測試中心李永良

　　在眾多的科學儀器當中，電鏡儀器可以說是「貴氣十足」。單臺電鏡的價格動輒數百萬甚至數千萬，因此如何提高電鏡儀器的利用效率則顯得尤為迫切和重要。北京師範大學分析測試中心李永良介紹說：「中心於2005年10月份開始使用日立S-4800冷場發射掃描電鏡。已使用10年，年使用機時超過3000小時，年樣品數超1萬。涉及的樣品類型包括粉末、多層膜、環境、高分子、金屬及生物生命類樣品。」

　　李永良表示中心掃描電鏡的運行除了測樣，還開展培訓。其中培訓分為了初級培訓班和高級培訓班。初級培訓班包括理論培訓、安全培訓和簡單的操作培訓，必須在老師的指導下操作。高級培訓班的操作培訓比較全面，可以單獨操作儀器。因此，一般在白天電鏡主要用來測樣及進行初級培訓，而晚上和周末則開展高級培訓。同時李永良表示自己在平時的工作中，也不斷在樣品製備方面摸索新方法，開發新制樣設備，努力挖掘儀器的潛能，充分發揮電鏡的作用。

北京市電鏡學會全體理事合影

　　關於最新產品和技術，請查看：2014年度北京市電子顯微學年會之電鏡儀器與技術。