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掃描電鏡如何還原“水凝膠”真實結構

 更新時間:2020-07-02 點擊量:5937

水凝膠是一種極親水的三維網絡結構凝膠,由高分子(相對分子質量比較大的分子,呈鏈狀結構)在一定條件下互相連接,形成三維的空間網狀結構,這些網狀結構的空隙中充滿了液體,這種特殊的分散體系就是凝膠。由于其出色的柔性及生物相容性等特質,其在電學器件、傳感器以及生物醫學等諸多領域中得到廣泛的研究和應用。

 

 

我們所熟知的“水寶寶”就是一種典型的水凝膠體系,在吸水后,水分會將高分子聚合物的孔隙填滿,變成軟軟的小球。此外,尿不濕,阻燃劑中也含有大量的水凝膠材料。

 

 

水凝膠為我們的生活帶來諸多便利,這源自科研工作者不懈的努力,可每當科研人員需要檢測水凝膠的微觀形貌時,問題就出現了。

 

掃描電鏡檢測是材料微觀形貌觀察*的研究手段,但水凝膠材料由于含有大量水分或有機溶劑,無法直接放入電鏡中觀察。電鏡工作需要維持高真空環境,而水分在真空中會迅速揮發,導致圖像異常甚至電鏡故障。因此,對于水凝膠樣品,通常需要進行冷凍干燥處理,將水分去除后再進行拍攝。

 

那么問題又來了,干燥處理往往會導致水凝膠結構坍縮,此外,部分凝膠即便干燥后還會殘留有機溶劑,對電鏡觀察極為不利。水分的缺失會破壞三維網狀結構,在電鏡測試時無法得到真實的樣品結構,如下圖所示,本應飽滿的水凝膠結構卻干癟收縮。

 

冷凍干燥處理后的水凝膠樣品,三維網絡結構明顯損壞(圖片源自網絡)

 

為了避免因干燥工藝引起的結構失真以及有機試劑殘留問題,飛納電鏡推出了觀察含水樣品的解決方案——飛納電鏡溫度控制樣品臺,一招解決含水樣品的觀察問題,為您呈現樣品真實的結構信息。

 

 

飛納電鏡溫控樣品臺觀查水凝膠樣品

 

1. 無需復雜繁瑣的干燥工藝

 

使用冷凍干燥工藝處理的水凝膠樣品進行觀測,非常依賴材料本身結構以及干燥工藝,若工藝不佳,凝膠結構會因干燥而坍縮,較多聚合物缺乏水分支撐掉落成為粉末,孔隙結構失真,對于研究凝膠真實結構缺乏參考價值。而對于飛納電鏡溫控制樣品臺來說,樣品無需干燥即可觀察,避免了不當的干燥工藝對樣品造成的損傷。

 

 

使用冷凍干燥方法處理后的水凝膠樣品掃描電鏡圖像,結構坍縮失真

 

2. 保留樣品原始形貌結構

 

當使用飛納的冷凍樣品臺將水凝膠在冷凍狀態下觀察,可以明顯觀察到完整且長程有序的凝膠網狀結構,水分會在骨架結構表面凝結,保留真實的孔隙結構。

 

溫控樣品臺觀察冷凍后的水凝膠樣品

 

水凝膠的骨架結構形貌對于研究材料性能有較為重要的作用,不少研究人員采用飛納電鏡溫控樣品臺展開水凝膠研究。圖示為一種基于聚谷氨酸和殼聚糖的可注射水凝膠結構,在冷凍樣品臺幫助下,研究人員在低溫狀態下對軟骨細胞和水凝膠進行觀測,還原體系的真實結構,可更直觀真實的反映水凝膠材料與細胞的作用。若使用冷凍干燥以及細胞固定的方法處理樣品,電鏡測試結果無法真實反映二者的作用情況。

 

DOI: 10.1039/C7RA01864A

 

DOI: 10.1039/c5tb01488c

 

3. 操作方便,擺脫一切安全顧慮

 

溫控樣品杯基于珀爾帖效應進行制冷,通過控制器不僅可以迅速、輕松調整溫度,還可以對樣品溫度進行精確的監控,時刻掌握樣品狀態。飛納電鏡同時采用真空外循環水對制冷器進行冷卻,避免了采用傳統設計的循環水泄露造成的電鏡真空腔室“大災難”,大大提升了設備的安全性,降低了使用門檻。

 

為助力科研工作者,飛納電鏡不僅提供成熟的解決方案,而且特此推出納問檢測水凝膠測試服務,快用溫控樣品臺還原真實水凝膠電鏡形貌吧!

 

添加客服開啟水凝膠測試新方案

 

除了水凝膠樣品,溫控樣品臺還可以進行生物組織,食物等樣品的測試,看看日常生活中常見的食物都長什么樣:

 

  

蘋果                                                                        奶酪

  

香蕉                                                                       番茄

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