走査透過型電子顕微鏡

走査電子顕微鏡（SEM）は長い間、細胞と組織表面の高分解能三次元形態を提供してきた。しかし、生命の神秘は表面だけではなく、細胞、細菌、ウイルスの内部超微細構造を明らかにすることは生命活動、疾病メカニズムを理解する鍵である。従来、透過型電子顕微鏡（TEM）は超微細構造を観察し研究するためのツールであったが、その高価で複雑な操作により、トップチームや大型電子顕微鏡センターに配備されることが多かった。

生命科学研究による細胞内部分子の局在化と構造詳細に対する需要が日増しに増加するにつれて、SEMメーカーは走査透過電子顕微鏡（STEM）技術とSEMを結合し始め、「透視」能力をより普及した走査電子顕微鏡プラットフォームに統合することに成功し、多くの研究者がこの内部構造分析ツールを使用できるようになった。生命科学の応用において、SEM-STEMは光学顕微鏡（~ 200 nm）と伝統的な透過型電子顕微鏡（<0.2 nm）の間に実用的な橋を巧みに架けた。現代電界放出SEM−STEMの分解能は1 nm以下に達することができ、ほとんどの細胞器、ウイルス、および生体高分子複合体を明確に識別するのに十分である。

SEM-STEM生物学研究にもたらすコアメリット

従来の透過型電子顕微鏡に比べて、SEM-STEM技術は利便性、生物試料への友好度及び総合コスト効果の面で顕著な優位性を示し、生物学実験室のより一般的な高解像度イメージングツールになる。

01.操作が便利

SEM-STEMの中核的な利点の1つは、高度に簡略化された運用プロセスにあります。現代の走査電子顕微鏡は長期的な最適化を経て、操作がより簡単になり（特に卓上型走査電子顕微鏡）、ほとんどのパラメータ調整は自動的に完了する。これにより、装置の使用敷居が大幅に低下し、研究者は深い電子光学背景を持たずに独立して高品質なイメージングを完成することができる。対照的に、従来のTEMの操作は依然として複雑で、専門技術者のサポートが必要な場合が多い。また、SEM-STEMのワークフローは効率的です。サンプルを入れてから高品位STEM画像を得るまで、通常は数分で、高速真空引きとリアルタイムプレビューをサポートします。これにより、大サンプルの迅速なスクリーニングと初歩的な診断に特に適用され、研究効率が大幅に向上した。

02.低電圧イメージング

SEM−STEMは一般的に低い加速電圧（例えば5〜30 kV）を使用するが、従来のTEMは高い分解能と透過力を得るために80 kV以上の高電圧を使用することが多い。この違いは放射線に敏感な生物試料にとって極めて重要である。

低加速電圧は敏感な生物試料に対する電子ビーム損傷を低下させ、試料の原始的な形態と生物学的状態をよりよく保存する。同時に、低電圧イメージングは試料中の軽元素材料の散乱信号を増強し、それによって自然に画像ライニングを向上させることができる。これは、未染色または軽度染色の生物サンプルであっても、SEM−STEMは信号対雑音比が良好で、構造が明確な画像を得ることが容易であり、サンプル製造プロセスを簡略化することを意味する。

03.高価格比

購入と維持コストでは、STEM機能を搭載した走査型電子顕微鏡は従来の透過型電子顕微鏡よりはるかに低い。多くの生物実験室にとって、その研究問題は常に原子の分解能を達成する必要はなく、優れた表面形態と十分な内部構造情報を提供するSEM-STEMは、性価比がより高い選択である。

Pharos STEM：ライフサイエンスのためにカスタマイズされたイメージングソリューション

Pharos STEM卓上電界放出生物電子顕微鏡は強力な卓上透過型顕微鏡であり、その集積されたSTEM機能は生命科学研究のために設計されている。ショットキー電界放出電子銃を採用し、コンパクトなデスクトップボディ内で実験室レベルの高解像度を実現し、高性能顕微イメージング能力を日常の科学研究環境に直接持ち込むことができます。

01.空間的足かせからの脱却

Pharos STEMは卓上設計を採用し、コンパクトで、標準的な実験テーブル1台で設置が完了します。その内蔵された防振システムは環境干渉を効果的に遮断し、高床や振動に敏感な実験環境の中でも、画像の安定を保証することができる。

02.簡便

Pharos STEMは複雑な操作を直感的な流れに簡略化する：試料を入れながら真空引き→ワンタッチでSTEMモードに切り替える→オートフォーカス、明るさとコントラストを調節する→撮影をクリックしてハイビジョン図を取得する。15秒の超高速真空引き、40秒のイメージングは、専門家の操作を必要とせず、1時間訓練すれば独立して操作でき、教育と通常の研究に適している。

03.高解像度

1.0 nmより優れたSTEM解像度は、生命科学分野の研究ニーズを満たす。生物サンプルの内部構造、細胞内におけるウイルスの分布、ナノスケールの薬物担体が細胞に飲み込まれた状態を観察することにかかわらず、明確で信頼性の高い結果を提供することができる。

04.友好的なサンプル製造プロセス

Pharos STEMは標準的なTEM載網と互換性があり、ユーザーは直接超薄切片機で切った生物サンプル、またはウイルス、タンパク質サンプルを滴下した載網を電子顕微鏡に入れて分析し、生物実験室の既存のサンプル製造プロセスとシームレスにドッキングすることができる。

Pharos STEM応用例

01病理切片

膜性腎症はよく見られる腎小球疾患であり、腎症症候群の中で比較的によく見られるタイプの1つであり、主な病変部位は腎小球の濾過膜であり、電子緻密物質堆積を観察することによって病理診断を行う。Pharos STEM下に糸球体濾過膜構造が見られた。

02低電圧イメージング

透過型電子顕微鏡は加速電圧が高い（80〜120 kV）ため、生物試料に対する透過能力が強すぎるため、透過像裏打ち度が低い。対照的に、Pharos STEMの加速電圧はより低い（0〜20 kV）ため、STEMモードでこのようなサンプルを観察すると、透過像のコントラストを大幅に高めることができる。外分泌体、ウイルス（AAV、タバコ花葉病毒）、タンパク質粒子、プラスミドなどの小サイズサンプルの観察に用いることができる。

左：外分泌体（TEM）、右：外分泌体（Pharos STEM）

03未染色サンプル

透過型電子顕微鏡を用いて生体試料を観察する場合、通常、裏打ち度が不足する問題が発生し、その際にウラン、鉛などの重金属染色を用いて構造情報を取得する必要があるが、染色過程が煩雑であり、試料の元の構造を変更する可能性がある。対照的に、Pharos STEM下の未染色サンプルもはっきりと見え、サンプル作成プロセスを簡略化し、染色によるサンプル収縮と重金属沈殿アーティファクトを低減します。