Contraste por microscopía electrónica en muestras biológicas gruesas | JoVE Visualize

Área de la Ciencia:

Microscopía electrónica
Imágenes biológicas
Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

El contraste de fase coherente y el contraste de amplitud incoherente son cruciales para obtener imágenes de muestras biológicas gruesas.
Comprender sus contribuciones es vital para el avance de las técnicas de crio-microscopía electrónica (crio-EM).
Las limitaciones de los métodos actuales requieren explorar modalidades avanzadas de imágenes.

Objetivo del estudio:

Investigar las contribuciones de la fase de campo brillante coherente y el contraste de amplitud de campo oscuro incoherente para muestras biológicas gruesas.
Para simular y comparar las capacidades de imagen de la microscopía electrónica de transmisión (TEM) y la microscopía electrónica de transmisión de barrido (STEM).
Evaluar el impacto de la pérdida de energía de los electrones y el ruido en la calidad de la imagen en condiciones de dosis bajas.

Principales métodos:

Se construyó un modelo de fago T4 para simulaciones de imágenes.
Se utilizó un código de múltiples cortes para las simulaciones de contraste de fase TEM y STEM.
El código de Penélope Monte Carlo simula el contraste de amplitud incoherente.
Los espectros de pérdida de energía de electrones se midieron a partir del hielo vítreo para cuantificar las fracciones de electrones.

Principales resultados:

Para TEM, las imágenes de contraste de fase están limitadas por los picos de pérdida de energía de electrones en muestras gruesas.
El ruido limita significativamente la distinción de las características en crio-EM, incluso a altas exposiciones de electrones.
STEM ofrece ventajas potenciales sobre TEM tanto para la amplitud como para el contraste de fase, especialmente más allá del límite de fase débil.

Conclusiones:

La imagen STEM es prometedora para las características de imagen en muestras biológicas gruesas (por ejemplo, fagos en hielo de 1 μm) con ángulos de recolección optimizados.
Se sugieren altas tensiones de aceleración (alrededor de 700 keV) para un contraste óptimo.
Los hallazgos contribuyen a optimizar las técnicas de microscopía electrónica para imágenes biológicas de alta resolución.