Applicazioni seriali di microscopia elettronica di scansione della fronte di taglio del blocco

La microscopia elettronica seriale di scansione della blocco-fronte di taglio (SBEM) è un tipo di microscopio elettronico a scansione che ha un ultramicrotome montato dentro la sua camera di vuoto.

Credito: Scienze biologiche/Shutterstock.com

La microscopia convenzionale non può risolvere alcune strutture cellulari e non cattura le funzionalità tridimensionali del campione. La connettività delle reti locali dei neuroni è un esempio di informazioni che potrebbe essere perso in un tessuto biologico sotto un microscopio elettronico o un microscopio ottico.

La microscopia elettronica seriale di scansione della blocco-fronte di taglio (SBEM) è stata inventata nel 2004 da Winfried Denk del Max Planck Institute a Heidelberg. Originalmente è stata sviluppata per analizzare la connettività degli assoni nel cervello, ma gli scienziati da allora hanno trovato l'ampia applicabilità per molti tipi di campioni biologici.

In SBEM, il campione è fisso e macchiato e la superficie è imaged tramite rilevazione degli elettroni a diffusione retrograda. Poi una sezione sottile di circa 30 nanometro è tagliata dalla fronte di taglio del blocco ed è ancora imaged.

Neuroscienza

SBEM è un'applicazione importante utilizzata nella neuroscienza per la comprensione delle reti neurali all'interno del cervello. I seguenti nuovi approcci sono stati applicati:

  • Rappresentazione in vivo: I vari aspetti della struttura della cellula e della funzione sono stati studiati facendo uso di SBEM, compreso differenziazione di cellula staminale, trasformazione, assoni, funzionale e il neuroplasticity, le reti, la guarigione e la crescita strutturali sono stati effettuati facendo uso di SBEM.
  • Mitocondri del cervello: SBEM è stato usato per studiare le strutture mitocondriali in tessuti cerebrali mammiferi, compreso forma, il numero dei mitocondri, il volume, la dimensione e la posizione. L'alta risoluzione della tecnica permette all'identificazione di tutte strutture all'interno dei mitocondri come pure ai difetti strutturali.

Cromosomi umani

La struttura dei cromosomi umani all'interno dell'intervallo di 30 nanometro è capita male. Le tecniche quale microscopia elettronica di microscopia elettronica (TEM) e di scansione di trasmissione (SEM) non possono sondare la struttura interna di un cromosoma.

Tuttavia, SBEM è stato usato per visualizzare i cromosomi in celle mitotiche. I risultati hanno mostrato i chiari segni della struttura interna. Le immagini erano abbastanza dettagliate rivelare i pori interni del cromosoma. La risoluzione era limitata a circa 11 nanometro.

Strutture muscolari cardiache

Gli studi di SBEM dei muscoli cardiaci rivela i dettagli strutturali del tessuto e le immagini dei miociti cardiaci presenti nel miocardio come pure mappa le strutture ed i collegamenti cellulari fra i tubuli trasversali ed il reticolo sarcoplasmico. Egualmente fornisce le informazioni quantitative compreso i volumi occupati dalle varie strutture.

Oftalmologia

Stati degeneranti della retina spesso presente con i cambiamenti fenotipici sottili prima che la malattia completamente sia manifestata. Per osservare quegli eventi, l'alta risoluzione delle ampie aree della retina è necessaria.

SBEM può essere usato all'immagine grandi volumi di tessuto retinico alla risoluzione necessaria. In uno studio da Mustafi ed altri, i ricercatori hanno identificato i cambiamenti fenotipici che precedono l'inizio della malattia nei modelli del mouse di vari dystrophies retinici umani.

Scienza dei materiali

SBEM è ampiamente usato in strutture biologiche della rappresentazione dovuto la loro complessità. Tuttavia, egualmente ha utilità per la soluzione dei problemi nella scienza dei materiali, quali le membrane d'ottimizzazione di microfiltrazione utilizzate nel riciclaggio dell'acqua di scarico e nell'analizzare i rivestimenti metallici.

SBEM può anche essere usato per analizzare i sistemi cristallini 3D dei materiali e combinarsi con i raggi x dispersivi di energia e per costruire le tessiture del prodotto chimico del nanoscale 3D.

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Last Updated: Feb 26, 2019

Dr. Catherine Shaffer

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Dr. Catherine Shaffer

Catherine Shaffer is a freelance science and health writer from Michigan. She has written for a wide variety of trade and consumer publications on life sciences topics, particularly in the area of drug discovery and development. She holds a Ph.D. in Biological Chemistry and began her career as a laboratory researcher before transitioning to science writing. She also writes and publishes fiction, and in her free time enjoys yoga, biking, and taking care of her pets.

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