[发明专利]聚焦离子束法制备冷冻含水切片的样品夹持工具和转移盒子

说明书

技术领域

本发明涉及冷冻电镜电子断层成像技术样品制备和原位透射电镜样品制备领域。

背景技术

低温电子断层成像三维重构(cryo-ET)技术是发展结构生物学和细胞生物学研究的重要技术。该技术可以得到更真实和接近天然的细胞内部高分辨率三维结构以及蛋白质大分子定位及相互作用的信息，是蛋白质组学研究的重要的辅助手段。通常使用的样品制备方法---冷冻切片技术，存在诸多问题，如切片和收集过程中样品的压缩、振颤、皱缩、断裂以及载网附着能力差等，这些缺陷严重影响了该研究领域的发展。近年来一种新的冷冻含水切片样品的制备方法-聚焦离子束法(focused ion beam-FIB)制备冷冻含水切片，是采用Ga离子与材料的原子碰撞发生溅射作用，以达到对样品剪薄的作用，主要使用的设备是双束扫描电镜(装有电子枪和离子枪并呈大约52°的夹角)和冷冻制备系统。在2006年最早由美国的M.Marko的研究组证明这种方法可行性，在2010年德国的W.Baumeister课题组和2012年美国的P.Zhang课题组对这些技术进一步发展和应用。冷冻含水切片样品制备过程中，样品夹持工具和传输工具是保证该技术顺利进行，以及得到平整、厚度合适和低污染冷冻切片样品的必须实验设备。以上课题组的研究中使用的夹持和传输装置都是根据本课题组特殊的透射电镜自行研制的，载网容易损坏，不具有广泛应用性质。现在市场上没有相关的产品。

发明内容

本发明设计出一套使用方便、通用性强的样品夹持工具和转移盒子，可以直接夹持普通的透射电镜载网(铜网或钼网)或特殊的透射电镜载网(如FEI公司的Titan Krois透射电镜特制的载网c-ring+c-clip)，并且对制备出的切片样品进行方便的转移和储存。

本发明的一个方面提供一种设备，所述设备包括样品夹持工具和样品转移盒子。

样品夹持工具由高导热纯铜(紫铜)制成，其包括顶盖、工具主体、圆柱底座、载网支撑凹槽和弹簧压片。

顶盖可以自由开关，并且可以完全覆盖样品夹持工具顶部(包括载网支撑凹槽和弹簧压片)。

圆柱底座位于夹持工具底部，其直径大小可以调节，可以与不同型号的冷冻传输设备的穿梭工具(shuttle)相连。

载网支撑凹槽的尺寸也可以根据所加载的载网的大小和形状不同而变化。

凹槽预倾38°的夹角，目的是与双束扫描电镜中聚焦离子束(FIB)相平行，方便微加工操作。

样品转移盒子，外部由绝缘材料聚苯乙烯构成，内部由不锈钢制成，包括电镜载网存储装置放置槽、镂空平台、样品夹持工具放置槽、样品转移盒子支架和转移盒子外壳。

样品转移盒子具有一个或多个电镜载网存储装置放置槽，其用于放置电镜载网存储装置。在一个实施方案中，转移盒子具有三个电镜载网存储装置放置槽，可以放置三个电镜载网存储装置，所述电镜载网存储装置可以放置4个载网，因此在转移盒子内一共可以装置3×4＝12个载网样品，液氮环境下方便实验中载网存储装置的开关操作。

样品夹持工具放置槽用于固定所述样品夹持工具，其使得整个装置能更加稳定地装卸载网。

镂空平台和支架可以使部分液氮流入样品盒底部，使整个装置长时间保持在低温环境下，并且使整套装置稳固，方便实验的进行。

本发明有如下创新点：

1.保持低温

本发明采用紫铜金属块作为样品夹持工具的材料，通过热传导作用可以将加工过程中产生的热量及时传导出去，使冷冻样品的载网持续保持在液氮温度。

2.减少样品的污染

本发明的样品夹持工具上带有开关紧密的防污染盖子，只有在切割过程中打开，可以保证在传输和转移过程中减少样品与外界的接触，防止冰晶污染。

3.方便的转移盒子

本发明研发一套低温样品的夹持，在传输工具中可以方便的在液氮环境中将载网夹载在样品夹持工具中，以及将制备好的冷冻含水切片样品从夹持工具中取出并储存好。

使用本发明设计的样品夹具和传输工具，可以有效简化实用操作，同时也可以明显的减少冷冻含水切片在制备和传输过程中的冰污染，从而获得到更大面积的切片可观察区域，实验操作简单，应用广泛。

更具体地，本发明提供以下各项：

1.用于转移和储存电镜载网的设备，所述设备包括样品夹持工具和样品转移盒子，其中