電鏡在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用ppt課件

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電子顯微鏡及其技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用概論 1 超微結(jié)構(gòu)與超微病理學(xué) 電鏡 2 一 基本技術(shù)平臺1 儀器 電子顯微鏡 electronmicroscope 簡稱電鏡或EM 及制樣設(shè)備 透射電鏡 TransmissonEM TEM 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 掃描電鏡 ScanningEM SEM 表面超微結(jié)構(gòu)2 樣品制備技術(shù)或電鏡技術(shù) electronmicroscopy 超薄切片技術(shù)等3 圖像識別和處理技術(shù) 診斷醫(yī)師及技術(shù)員 3 1 何為電鏡 電鏡是使用電子來展示物件的內(nèi)部或表面結(jié)構(gòu)的顯微鏡 觀察對象 無機(jī)材料 材料 化工 采礦有機(jī)材料 生物 醫(yī)學(xué) 農(nóng)學(xué)電鏡 實質(zhì)上是一類工具 是顯微鏡的一種 但系大型 貴重 精密儀器 其原理 結(jié)構(gòu)與光鏡顯著不同 4 2 電鏡基本原理電子具有波粒二像性且其波長比可見光的波長短 1924年 短波長能極大地提高分辨率 光鏡受可見光的波長限制 其分辨率約200納米 高速運(yùn)動的電子在電場或磁場的作用下 會發(fā)生折射 并且能被聚焦 聚焦即能成像 電子射束取代可見光成為可能 1932年電鏡誕生 5 3 電子顯微鏡術(shù)的發(fā)展史a 電子顯微鏡學(xué) 儀器 elcctronmicroscope電子顯微鏡 制樣技術(shù) elcctronmicroscopy電鏡技術(shù) 圖象識別和分析 處理技術(shù) 6 3 電子顯微鏡術(shù)的發(fā)展史b 電子顯微鏡學(xué)的發(fā)展 1933 目前分三個階段實驗階段應(yīng)用階段普及階段提高完善發(fā)展階段30 50年代50 60年代60 70年代70 目前 7 58年我國生產(chǎn)了第一臺電鏡 南京光學(xué)儀器廠 1979年我校電鏡室成立 購買H 600透射電鏡 8 4 電鏡種類按使用目的分 透射電鏡 波譜儀 能譜儀 三維重構(gòu)等 掃描電鏡 波譜儀 能譜儀 超高壓電鏡分析電鏡掃描隧道顯微鏡原子間力電子顯微鏡 9 按用途分 生物醫(yī)學(xué)用電子顯微鏡非生物醫(yī)學(xué)用電子顯微鏡按電子束發(fā)射方式分 非場發(fā)射 電子槍場發(fā)射 10 5 電鏡與光鏡的比較 11 由于光的衍射 LM放大倍數(shù)到一定程度時就圖像模糊 而電鏡用電子照明 可更清晰 分辨率是衡量電鏡性能的重要指標(biāo) 人眼分辨率 約0 2毫米 mm 光鏡分辨率 0 2微米 m 電鏡分辨率 0 2毫微米 nm 光鏡的計量單位是微米 m 電鏡的計量單位為毫微米 nm 和埃 如人體紅細(xì)胞的直徑約為7 m 人體細(xì)胞膜的厚度約為7 10nm 12 13 14 5 主要電鏡技術(shù) 超薄切片技術(shù) 負(fù)染色技術(shù) SEM電鏡樣品制備技術(shù) 冷凍超薄切片技術(shù) 電鏡酶細(xì)胞化學(xué)技術(shù) 免疫電子顯微鏡技術(shù) 電鏡放射自顯影技術(shù) 核酸大分子電鏡樣品制備技術(shù) 電子探針 電鏡原位雜交技術(shù) 15 6 透射電鏡基本構(gòu)成 采圖統(tǒng) CCD 16 1979年湘雅電鏡室成立 購買H 600透射電鏡 17 18 HitachiHT7700外觀 2012年病理學(xué)新購 19 20 FeaturesofHT7700 ScreenCamera HT7700Newoperationenvironment 20 21 不同級別操作權(quán)限 21 22 23 IDB ImageDataBase 功能 23 24 IDB ImageDataBase 功能 雪旺氏瘤A型 長間距膠原 Laso體 H 7650 方便的直接測量HT7700 24 25 HT7700FeaturesandBenefits 25 26 FeaturesofHT7700 Double gapObj Lens雙狹縫物鏡 可以得到獨有的低倍大視野 高對比度成像的特點 Double gapobjectivelens HCandHRinOneTEM 26 拍照 CCD相機(jī)的靈敏度約比通常的光學(xué)相機(jī)高40倍 具有更多的自動化功能 如自動聚焦 自動消像散 自動拍照等標(biāo)準(zhǔn)就具有圖像數(shù)據(jù)庫功能 測長 圖像過濾功能等具有較強(qiáng)的擴(kuò)展功能 如三維重構(gòu)等由于CCD相機(jī)是和電鏡是一體 因此可以通過手動控制板或PC機(jī)來控制CCD相機(jī) 在顯示器上顯示的圖像 27 FeaturesofHT7700 Double gapObj Lens 80 mdia 50 mdia 20 mdia 10 mdia 28 Obj lensaperturesizeandcontrast 28 染色的影響 鈾污染 鉛污染 29 30 FeaturesofHT7700 Double gapObj Lens DigitalimageatthelowestHCmodemagnificationofx200Specimenarea 90 m2 Bottommountedcamera1kx1kpixel Specimen ThinsectionofhumankidneyDirectTEMMag x200 30 31 FeaturesofHT7700 Double gapObj Lens Specimen Humankidney Acc Volt 80kV Applications Highcontrastviewingofunstainedsections 31 PharmaceuticalsandCosmetics 人皮膚100kV 70 000X 鼠腸細(xì)胞刷狀緣100kV 52 000X Applications 32 髓神經(jīng) Applications 33 Biofuels PlantScience 玉米葉片葉綠體 100kV 27 000X Applications 34 35 FeaturesofHT7700 Double gapObj Lens 35 36 FeaturesofHT7700 Double gapObj Lens 36 37 Tiling Continuousimagedataacquisition AutoMulti Frame AutoPanoramicImage FeatureofHT7700 IntegrationCCDCamera Usingbothstageandimageshiftan8Kx8Kimageisseamlesslycaptured Automulti frame Autopanoramicimagefunction Highlyaccuratealignmentisrealizedbycrosscorrelationimageprocessingandautomaticcontrastcorrection 37 Montageconstitutedby64images 8x8 RatkidneyDirectMag 700 xAcc Volt 80kV 38 8kpixel 8kpixel AutoMulti framepanoramicimagefunction HT7700Characteristics AutoPanoramicImage 38 三 電鏡及其技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 39 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)臨床診斷發(fā)展趨勢 新應(yīng)用 納米材料檢測 DNA構(gòu)象 1 EM在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 40 在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)方面 a 觀察細(xì)胞的亞微結(jié)構(gòu) 線粒體 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 溶酶體等細(xì)胞器的接構(gòu)及病理變化 b 觀察藥物的代謝機(jī)理及對亞微結(jié)構(gòu)的影響 c 研究病毒的作用機(jī)理及作用靶 d 探討分子病理學(xué)的發(fā)生機(jī)制 e 研究大分子在生理和病理條件下的作用方式 f 其它 如功能蛋白質(zhì)組的亞細(xì)胞定位 納米藥物的研制等 概述 在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)方面 細(xì)胞生物學(xué) 組織學(xué) 病毒學(xué) 病理學(xué) 分子生物學(xué)的發(fā)展中作出了巨大貢獻(xiàn)并在繼續(xù)應(yīng)用中 41 EM及其技術(shù)在臨床診斷中的應(yīng)用 臨床方面 已廣泛應(yīng)用于臨床各種疑難病的診斷 如腫瘤cell來源的鑒別 血液病和腎臟病的分型診斷 病毒性疾病因診斷 支原體 衣原體的鑒別 神經(jīng)系統(tǒng)疑難病和各種代謝性疾病的診斷 42 三 EM及其技術(shù)在臨床診斷中的具體應(yīng)用 1 電鏡在腎臟疾病診斷及鑒別診斷中的應(yīng)用a 原發(fā)性腎小球腎炎的分型 毛細(xì)血管內(nèi)增生性系膜增身生性膜性腎病膜增生性微小病變型 輕微病變型b 繼發(fā)性腎病 狼瘡性腎炎糖尿病性腎病乙肝相關(guān)性腎炎高血壓腎病 43 c 遺傳性腎病 薄基底膜病 Alport綜合癥Barter綜合癥d 鑒別診斷方面的應(yīng)用 分型 原發(fā)性 鑒別 肺出血綜合癥電鏡觀察最好每例2個以上不同病變的腎小球 還可以觀察腎小管 內(nèi)皮細(xì)胞 系膜細(xì)胞及上皮細(xì)胞的變化 44 d EM在腎活檢診斷中的應(yīng)用微小病變腎病 遺傳性進(jìn)行性腎炎 AlportSyndrom 良性家族性血尿 薄基底膜病 纖維樣腎小球病 纖維樣or微管樣物質(zhì)e EM在肝活檢診斷中的應(yīng)用 Wilson病 抗胰蛋白酶缺乏癥膽色素代謝障礙 GilbeitS Dubin JohnsonS Rotor S卟林代謝疾病 45 IgA腎病 BM 46 紫殿性腎炎 47 淀粉樣變 48 Cap內(nèi)增生性腎炎 49 2 電鏡在肝臟疾病診斷方面的應(yīng)用 a 肝臟代謝性疾病的診斷電鏡用于肝臟疾病診斷已有30年 某些肝臟疾病的確診必須依賴電鏡 糖原累積癥鞘脂處積病 Farbry LysosomalstoragediseaseNiemann PickGaucher脂代謝性疾病銅代謝障礙 Wilson病肝淀粉樣變性體質(zhì)性黃膽 GilbertDubin JohsonROtor 50 51 b 病毒性肝炎的分類 52 53 3 電鏡在神經(jīng) 肌肉疾病診斷方面的應(yīng)用 1 中樞神經(jīng)疾病 如2 周圍神經(jīng)系統(tǒng)3 肌肉 54 55 56 2010年2 5肌肉活檢 肖美云 57 4 電鏡在血液系統(tǒng)疾病診斷方面的應(yīng)用 1 白血病 如毛細(xì)胞性白血病2 海藍(lán)氏細(xì)胞增多癥 58 59 60 5 電鏡在病原微生物學(xué)中的應(yīng)用 1 細(xì)菌 寄生蟲2 病毒 SARSvirus3 弓形體4 衣原體 61 a EM在Virus性 細(xì)菌性疾病診斷中的應(yīng)用 Virus是訖今為止人類認(rèn)識的最小生命形態(tài) 由于很小 只能EM才能對他們進(jìn)行直接而病毒性疾病的診斷往往離不開EM 優(yōu)點 很多病毒對長時間缺血和福爾馬林固定的影響有較較強(qiáng)抵抗力 其結(jié)構(gòu)可以不被破壞 故尸檢取得已石蠟包埋的材料 也可方便應(yīng)用EM找Virus 方法 活檢和biopsy組織 培養(yǎng)cell等 超薄切片 觀察 血液 體液 EM負(fù)染色技術(shù) 可觀察的內(nèi)容 Virus大小 形狀 排列 復(fù)制 成熟過程 芽生部位 病毒包含體的特征等 62 63 64 65 糞便中的甲肝病毒 負(fù)染色 66 67 6 EM在腫瘤診斷中的應(yīng)用 1 區(qū)別癌與肉瘤 基板 細(xì)胞連接等2 區(qū)別連接復(fù)合體 Ca與間皮瘤鑒別3 區(qū)別大細(xì)胞腫瘤 鱗Ca 腺Ca 神經(jīng)內(nèi)分必Ca 惡性黑色素瘤 組織細(xì)胞增生X癥 Birbckbody 68 69 lysosomalstoragedisease 淀粉樣變性糖原累積病 肌肉酶缺乏 7 EM在代謝性疾病診斷中的應(yīng)用 70 8 其它新應(yīng)用 1 醫(yī)用納米材料的檢測2 DNA 蛋白質(zhì)生物大分子的觀察3 細(xì)胞鑒定 71 72 73 當(dāng)前形態(tài)學(xué)已由cell和亞cell水平發(fā)展為分子水平 電子顯微學(xué)已向更細(xì)微結(jié)構(gòu) 生物分子和原子水平發(fā)展 EM正成為分子生物學(xué) 基因分子遺傳學(xué)的重要研究工具 電鏡應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué) 分子生物學(xué)的分子結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系 蛋白質(zhì)及DNA的定位已成為當(dāng)前總趨勢 舉例 人類后基因組計劃 研究Pro EM可用來定位 觀察 納米時代 納米材料檢測 鑒別 四 發(fā)展趨勢 74 75 76 謝謝 76