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生物醫(yī)學(xué)研究是一個廣泛的領(lǐng)域。 它描述了一個致力于研究生命過程，疾病預(yù)防和治療以及與疾病和健康有關(guān)的遺傳和環(huán)境因素的科學(xué)領(lǐng)域。而且，由于該領(lǐng)域的多樣化，其研究所用到的設(shè)備也是相當(dāng)廣泛。 掃描電鏡（SEM）作為這些類型的設(shè)備之一， 通過觀察組織或器官結(jié)構(gòu)，可以了解到可能的改變和疾病。 這篇博客通過介紹掃描電鏡（SEM）在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用，來展示其強(qiáng)大功能，下面具體介紹三項科學(xué)研究。

揭示人類耳蝸的變化

Rask-Andersen 等人 [1] 的圖像證明，人類耳蝸似乎存在變化 。 這些掃描電鏡圖像揭示了耳蝸在解剖學(xué)上的變化，以提高他們的對人工耳蝸植入的認(rèn)識。[1]

研究人員指出，關(guān)于人類耳蝸的精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究，可能會提供對插入和電刺激期間與電極相互作用的耳蝸內(nèi)組織更好的理解。

為了能夠使用掃描電鏡觀察耳蝸脫鈣后的結(jié)構(gòu)， 他們使用剃刀刀片將其分割 。 通過前期制樣處理，可以清楚地觀察到帶有纖毛的耳蝸螺旋器，以及各種各樣的毛細(xì)胞和其他結(jié)構(gòu)。此外，還可詳細(xì)分析人工耳蝸植入創(chuàng)傷部位。

圖1：（a）人體內(nèi)聽毛細(xì)胞纖毛- 低頻區(qū)。 （b）外部聽毛細(xì)胞纖毛- 高頻區(qū)。 （c）外部聽毛細(xì)胞纖毛- 低頻區(qū)。 圖片來自Rask-Andersen等人。

研究抑制手術(shù)后內(nèi)膜增生的可能性

內(nèi)皮損傷被認(rèn)為是手術(shù)后增生的*步; 增加有機(jī)組織的生長。 增生被認(rèn)為是造成靜脈移植物閉塞的zui常見原因。  

在他們的掃描電鏡（SEM）研究中， Yamamurra 等人描述了抑制手術(shù)后內(nèi)膜增生的可能性[2]。為了能夠觀察自由基清除劑的藥物不良反應(yīng) ，靜脈移植物先后在戊二醛溶液和*氧化鋨溶液中固定。 然后進(jìn)行臨界點干燥并噴金，zui后對靜脈移植物進(jìn)行成像和分析。  

研究小組表明， 未處理的靜脈內(nèi)皮細(xì)胞外觀呈鵝卵石樣。 將其與1小時后的樣品比較，鹽水組中的內(nèi)皮細(xì)胞呈現(xiàn)出梳狀結(jié)構(gòu)和單核細(xì)胞的粘附，而依達(dá)拉奉（自由基清除劑）組中的鵝卵石狀結(jié)構(gòu)仍然存在，但觀察到的單核細(xì)胞要少很多。 因此研究小組認(rèn)為自由基清除劑不僅可以抑制增生，還可以抑制動脈硬化。

圖2：d，e為有孔骨柱的精細(xì)結(jié)構(gòu)的掃描電鏡 (SEM) 圖。圖片來自Rask-Andersen等人。

用掃描電鏡（SEM）檢查眼角膜細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）

作為第三個也是zui后一個例子，我們將重點介紹 Quantock 等人對眼角膜細(xì)胞外基質(zhì)(ECM) 的研究 [3] 。自20世紀(jì)70年代以來，電子光學(xué)成像已經(jīng)為眼部ECM的研究作出了60多年貢獻(xiàn)，并且已經(jīng)在描述病理狀態(tài)下的精細(xì)結(jié)構(gòu)解剖和組織變化方面發(fā)揮作用。[3]

雖然掃描電鏡（SEM）zui初被用于眼基質(zhì)以及細(xì)胞和層狀組織的研究，但FIB-SEM（聚焦離子束）的發(fā)展已將其提升到一個新的水平。因此，現(xiàn)在可以對三維顯微解剖進(jìn)行成像。

通過這三個例子，我們希望能夠讓您了解掃描電鏡（SEM）如何成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的研究工具，它不僅涵蓋了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，并且，為未來的眾多開發(fā)提供了動力。

參考文獻(xiàn)

[1] Human Cochlea: Anatomical Characteristics and Their Relevance for Cochlear Implantation, Rask-Andersen et al., The Anatomical Report 295: 1791-1811 (2012).

[2] Supression of postoperative intimal hyperplasia of vein grafts with edaravone in rat models – a scanning electron microscope study, Yamamurra et al, Int J Angiol Vol 16 No. 4 Winter 2007.

[3] From Nano to Macro: Studying the Hierarchical Structure of The Corneal Extracellular Matrix, Quantock et al., Exp Eye Res 2015 April, 133: 81-99.