冷凍電鏡技術的原理：冷凍電子顯微學解析生物大分子及細胞結構的中心是透射電鏡成像，其基本過程包括樣品制備、透射電鏡成像、圖像處理及結構解析等幾個基本步驟。在透射電鏡成像中，電子槍產生的電子在高壓電場中被加速至亞光速并在高真空的顯微鏡內部運動，根據高速運動的電子在磁場中發生偏轉的原理，透射電鏡中的一系列電磁透鏡對電子進行匯聚，并對穿透樣品過程中與樣品發生相互作用的電子進行聚焦成像以及放大，Z后在記錄介質上形成樣品放大幾千倍至幾十萬倍的圖像，利用計算機對這些放大的圖像進行處理分析即可獲得樣品的精細結構。冷凍電鏡技術，是在低溫下使用透射電子顯微鏡觀察樣品的顯微技術。廣州冷凍透射電鏡技術平臺

冷凍電鏡技術：隨著技術的不斷進步和人類對于生命科學領域知識的不斷積累，藥物研發越來越走向理性化，包括法規體系的建立和優化、藥品質量控制模式的變遷走向QbD階段。基于結構的藥物設計已經逐漸成為藥物開發設計的主流，與此同時冷凍電鏡技術也在蓬勃發展。冷凍電鏡單顆粒分析技術和微晶電子衍射技術不只能解析近原子分辨率的結構，而且能解析傳統結構生物學無法解析的結構，幫助確認藥物靶點，拓展可用藥物靶點的研究范圍和完善基于靶點結構的藥物設計。冷凍電子斷層掃描技術在不久的未來可能提供細胞原位觀察藥物與靶點的作用。廣州冷凍透射電鏡技術平臺冷凍電鏡技術之冷凍蝕刻電子顯微鏡優點：樣品經冷凍斷裂蝕刻后，能夠觀察到不同劈裂面的微細結構。

冷凍電子顯微鏡技術步驟之樣品制備：用于冷凍電鏡研究的生物樣品必須非常純凈。生物樣品是在高真空的條件下成像的，所以樣品的制備既要能夠保持本身的結構又能抗脫水、電子輻射。現在普遍采用的方法是通過快速冷凍使含水樣品中的水處于玻璃態，也就是在親水的支持膜上將含水樣品包埋在一層較樣品略高的薄冰內。冰的結構多種多樣，包括六角形冰、立方體冰等，其物理狀態與冷凍速率有關。若要形成玻璃態(即無定形態)的冰，需要冷凍速率達到每秒鐘104攝氏度。此時，冰的結構呈現各向同性，不會因成像角度不同而導致圖像產生偏差。該方法有兩個步驟:一是將樣品在載網上形成一薄層水膜:二是將第步獲得的含水薄膜樣品快速冷凍。在多數情況下，用手工將載網迅速浸入液氮內可使水冷凍成為玻璃態。其優點在于將樣品保持在接近生活狀態，不會因脫水而變形，同時可以減少輻射損傷。

冷凍電鏡技術的原理：透射電鏡成像過程中，電子束穿透樣品，將樣品的三維電勢密度分布函數沿著電子束的傳播方向投影至與傳播方向垂直的二維平面上。1968年，AronKlug發現ZX截面定理，提出可以通過三維物體不同角度的二維投影在計算機內進行三維重構來解析獲得物體的三維結構。根據這一原理，利用透射電鏡獲得生物樣品多個角度的放大電子顯微圖像，即有可能在計算機里重構出它的三維空間結構。在冷凍電子顯微學結構解析的具體實踐中，依據不同生物樣品的性質及特點，可以采取不同的顯微鏡成像及三維重構方法。目前主要使用的幾種冷凍電子顯微學結構解析方法包括：電子晶體學、單顆粒重構技術、電子斷層掃描重構技術等，它們分別針對不同的生物大分子復合體及亞細胞結構進行解析。冷凍電鏡技術使生物分子成像，變得更加簡單，把生物化學帶入了一個新紀元。

冷凍電鏡技術是在20世紀70年代提出的，早在20世紀70年代科學家們就利用冷凍電鏡研究病毒分子的結構，頭次提出了冷凍電鏡技術的原理、方法以及流程的概念。冷凍電鏡的發展：冷凍電鏡到底是什么?從上世紀70年代興起至今，冷凍電子顯微技術(cryo-EM)已經跨越了40多年的發展歷史，經歷了冷凍制樣、單顆粒圖像分析和三維重構算法等關鍵性技術的突破。通俗而言，冷凍電鏡就是在傳統透射電子顯微鏡之上，加上了低溫傳輸系統和冷凍防污染系統。冷凍電鏡技術之冷凍透射電鏡通常是在普通透射電鏡上加裝樣品冷凍設備。廣州冷凍透射電鏡技術平臺

冷凍電鏡技術可以通過揭示細胞里發生的生命過程細節，幫助人們了解很多有意思的生物學現象。廣州冷凍透射電鏡技術平臺

冷凍電鏡技術的儀器結構：冷凍電子顯微鏡的儀器結構與透射電子顯微鏡的基本結構相似，只是在進樣之前搭載了液態乙烷罐與冷凍倉，保證在樣品快速冷凍后能夠即刻轉移至樣品倉內。冷凍室：在實際操作中，向液態乙烷中投入樣品時，乙烷會在樣品周圍快速沸騰，形成絕緣氣態膜，減慢向低溫液體的熱傳遞，稱為萊頓弗羅斯效果好應。因此要使厚度超過幾微米的樣品中的水以足夠高的冷卻速度產生非晶冰非常困難。冷凍室中加入旋轉葉片真空泵將冷凍劑泵入，可以提高冷卻速度。廣州冷凍透射電鏡技術平臺

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