超分子構築体の電子顕微鏡観察用の高分解能低温試料ホルダーの開発

开发用于超分子结构电子显微镜观察的高分辨率低温样品架

基本信息

批准号：
59880020
负责人：
若林健之
金额：
$ 5.25万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
财政年份：
1984
资助国家：
日本
起止时间：
1984 至 1985
项目状态：
已结题

项目摘要

生物試料の微細構造をありのままの姿で観察することは、生物学の基本的な目標の一つである。これまで電子顕微鏡法では試料を真空中に持ち込む必要があるため、脱水・乾燥の過程を経ざるを得なかった。しかし-150℃以下では水はガラス状の非晶質であり、しかも真空中で昇華しない。そこでガラス状の氷に包埋された凍結水和標本を低温ホルダー上で観察すれば、脱水・乾燥することなく生の状態の生物試料を観察できる。この方法はクライオ電顕法と呼ばれている。クライオ電顕法のために最も重要なものは、-150℃以下に温度をコントロールした低温ホルダーと凍結水和標本の作成法である。低温ホルダーは市販されているものもあるが、振動防止が不完全で、良い像が安定して得られなかった。既に報告したように、我々は、試料傾斜が±50°の範囲で可能な低温試料ホルダーの防震化のため様々な工夫と改良を行い、銅フタロシアニンの12.6Åの縞を直視できるようにした。これは低温ホルダーの振動を12.6Å以下に軽減できたことを意味している。我々は、更に振動軽減と像の安定化の努力を重ね、現在では銅フタロシアニンから4.2Åの格子に対応する分解能の像を得られるようになった。これは傾斜可能型低温ホルダーとして最も良い分解能である。この高分解能化の成功に伴ない、振動軽減以外にも重要な因子が存在することを知った。試料汚染の問題である。低温では真空中の残留ガス、特に水蒸気など凝固しやすい物質によって試料汚染が生じ、このことによって分解能が劣化する。この対策として試料近傍にコールド・トラップを導入しそれが有効であった。電顕真空の清浄化により更に本格的に試料汚染を防ぎたい。本研究では分解能4.2Åの低温ステージの開発に成功した。これは目標を越える性能である。今後これを凍結水和標本観察に役立てたい。

观察生物样品的微观结构是生物学的基本目标之一。到目前为止，电子显微镜要求将样品带入真空中，因此被迫进行脱水和干燥过程。但是，在-150°C或以下，水是玻璃状，无定形的，并且在真空中不升华。因此，通过观察嵌入在玻璃冰中的冷冻水合样品，可以在没有脱水或干燥的情况下观察到原始的生物样品。该方法称为冷冻电子显微镜。冷冻电子显微镜的最重要的是一种方法，可以制备以低于-150°C的温度控制的冷冻水合样品。一些低温持有人在商业上可用，但是预防振动是不完整的，并且不稳定地获得了良好的图像。如前所述，我们已经做出了各种独创性和改进，以防止低温样品持有人的地震性，这可以在±50°的范围内实现，从而可以直接查看12.6Å的铜phthalocyanine条纹。这意味着低温支架的振动可以减少到12.6Å或更少。我们采取了进一步的努力来减少振动和稳定图像，现在我们可以获得与铜phthalocyanine相对应的分辨率的图像。这是可倾斜低温持有人的最佳分辨率。随着这种高分辨率的成功，我们了解到，除了减少振动外，还有其他重要因素。这是样本污染的问题。在低温下，由于真空中的残留气体，尤其是水蒸气的残留气体而发生样品污染，这很容易凝固，导致分辨率恶化。作为对策，在样品附近引入了一个冷陷阱，这是有效的。我们想通过清洁电子显微镜真空进一步防止样品污染。这项研究成功地开发了一个低温阶段，分辨率为4.2Å。这是超过目标的性能。我想将其用来用于观察冷冻水合样品的未来。