专业采访

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电子光学设备 - 冷冻电子显微镜
“冷冻臂™”

EM 业务部
EM应用部
生物组主任
新罕布什尔州

EM 业务部
EM技术开发部
第一组组长
TK

以蛋白质为代表
揭开生物分子的结构
冷冻电子显微镜的发展

2017 年诺贝尔奖因低温电子显微镜的发展而荣获。这是一种前所未有的分析方法，允许在极低的温度下冷冻样品，以观察“活”状态（即快速冷冻、固定状态）的蛋白质和其他生物分子。 2017 年，JEOL 开发了冷冻电子显微镜“CRYO ARM™”并将其推向市场，使这种方法成为可能。该显微镜最多可冷藏 12 个样品，并可取出和更换一个或多个样品，支持该技术的高通量要求。

观察蛋白质的“活”状态

人体内有30万种蛋白质，发挥着维持生命的各种功能。每种蛋白质都具有独特的三维结构，即使分子式相同，其形状（结构）也不同，性质也完全不同。在分析蛋白质等生物聚合物时，观察这种三维结构非常重要，但传统的 X 射线晶体结构分析需要蛋白质结晶。蛋白质本来就很难结晶，而且由于它们以最稳定的结构结晶，因此在施加外部刺激时不可能观察到它们的结构。
冷冻电子显微镜解决了这个问题。使用液氮快速冷冻样品，将它们当时的“生命”状态困在冰中。这使我们能够观察各个方向的分子的投影图像。此外，由于照射到样品上的电子束具有窄的能量宽度和高相干性，因此可以获得高对比度的图像。
博士。创造冷冻电子显微镜并获得诺贝尔化学奖的三位科学家之一理查德·亨德森 (Richard Henderson) 访问了 JEOL，并鼓励我们的制造和开发团队。

世界上第一个自动化多重样本
停车装置的开发

T。 EM 技术开发部主任、CRYO ARM™ 开发成员之一 K 表示：
“我们率先实现了多样本自动化，允许分 3 批 4 个装卸 12 个样本，并进行存储。由于冷冻样本可以在冷却下保存，因此现在可以在检查样本后去除不需要的样本，引入新样本，或再次观察同一样本。”
在冷冻电子显微镜中，样品是冷冻的，因此一旦将其从样品台上取下，它就会融化，并且很难再现相同的状态。使用该停车装置，无需取出样品，可以有效利用好样品。
NH，EM应用部经理，通过在客户现场进行演示以及宣传材料、数据、论文等来推广CRYO ARM™，他谈到了样品的重要性如下。
“有些生物样本，例如蛋白质，非常珍贵，只能收集一滴，如果它们解冻，那将是一场灾难。研究人员的艰苦努力使得样本不可能被忽视。”

医药行业也有浓厚的兴趣

制药行业对冷冻电子显微镜有着浓厚的兴趣，因为生物分子的结构分析有助于药物发现。 NH 在世界各地的学术会议上展示使用 CRYO ARM™ 获得的数据和研究结果，并通过与参加会议的公司和研究机构的研究人员互动来收集对该设备的请求以及对数据的反应。
“我每个月至少出国一次。人们对 JEOL 的设备很感兴趣。到目前为止，一直被一家公司垄断，但现在 JEOL 的竞争对手出现了，我们预计设备的性能会提高，价格会下降。”NH 说。结果很重要，例如能够分析以前无法看到的自然状态下的蛋白质结构，并首次了解 计算当添加刺激蛋白质的化合物时蛋白质如何反应。
“当客户向我们发送冷冻在液氮中的样品并且我们得到了他们正在寻找的图像时，我真的很高兴，”NH TK 说道。他说：“参加演示并看到顾客高兴是很有趣的。”但是，到目前为止，我们已经根据各种顾客的要求进行了改进，距离实际使用还有很长的路要走。 “样品储存在凉爽的真空中，但在炎热潮湿的日本，水分子仍然存在，当它们冷却时，它们会像霜一样形成并粘在样品上。我们做了一系列小改进，例如设计防止水分子渗透的方法，这样即使长时间储存​​也不会形成霜。”

即使在设备发货后仍继续改进

当原型机交付给用户公司并由用户公司使用时，TK因意外使用而产生麻烦、观察过程中样品融化、由于不熟悉如何冷冻样品而导致薄冰膜破裂等意外事故而困扰。 NH也遇到了一些麻烦，比如演示时根本看不到样品，海外客户寄样品给他们时，包裹在海关被打开，公司破产。 “到目前为止，我们已经交付了几台设备，但关键是我们如何能够始终如一地为客户提供高度准确的数据。赢得市场信任的唯一方法就是稳步建立良好的业绩记录，”NH 说。
TK还说在第一批发货后就开始生产。 “关键是产品发布后还要继续改进，以及如何开发出让客户满意的设备。如果客户满意，我们作为开发者也会很高兴。”NH他说，他的工作是追求客户和公司的利益。 “我工作的重要部分是如何从客户的角度出发，同时涉足技术开发方面。我的工作是告诉开发方面什么设备对用户有好处。” 冷冻电子显微镜的广泛使用尚未到来。
T。 K 说：“该设备可能需要 10 年时间才能广泛使用，但正如亨德森博士所希望的那样，我们将继续改进该设备，使其更便宜且更易于使用。”NH 说，“我们刚刚到达起跑线。我希望更多的人使用它，为学术界做出贡献。”冷冻电子显微镜所带来的成果的影响将足以改变社会。

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