利用 X 射線三維顯微鏡對生物樣品進(jìn)行掃描,能夠?qū)崿F(xiàn)對生物組織結(jié)構(gòu)的無損三維可視化分析,但樣品制備環(huán)節(jié)需遵循嚴(yán)格規(guī)范,才能獲取高質(zhì)量成像數(shù)據(jù)。生物樣品具有含水量高、結(jié)構(gòu)脆弱、對輻射敏感等特性,制樣過程需兼顧樣品完整性、成像清晰度與實驗性。
樣品的預(yù)處理是制樣基礎(chǔ)。首先要確保樣品的新鮮度,對于動植物組織,采集后需立即處理,減少因細(xì)胞自溶、腐敗等導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變化。若無法及時掃描,可將樣品浸泡于合適的固定液中,如常用的 4% 多聚甲醛溶液,通過交聯(lián)蛋白質(zhì)穩(wěn)定細(xì)胞結(jié)構(gòu),防止在后續(xù)處理中發(fā)生變形。同時,需去除樣品表面雜質(zhì)和多余組織,例如植物樣品要修剪掉多余的葉片和莖稈,動物組織需剔除表面脂肪和結(jié)締組織,以避免干擾成像并提高掃描效率。
控制樣品尺寸與形態(tài)是關(guān)鍵要點。X 射線三維顯微鏡的掃描視野和穿透能力有限,需根據(jù)設(shè)備參數(shù)對樣品進(jìn)行合理切割。一般而言,樣品尺寸應(yīng)控制在設(shè)備有效掃描范圍內(nèi),例如小型臺式設(shè)備通常適合直徑不超過 10mm、高度不超過 20mm 的樣品。對于較大樣品,可分割成多個小塊分別制樣。同時,要保證樣品形態(tài)規(guī)則,避免尖銳棱角或不規(guī)則凸起,防止局部過度吸收 X 射線,影響成像均勻性。此外,可將樣品嵌入合適的支撐介質(zhì)中,如瓊脂糖凝膠或石蠟,既維持樣品形態(tài)穩(wěn)定,又能輔助固定內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
減少水分干擾對成像質(zhì)量至關(guān)重要。生物樣品含水量高,而水對 X 射線吸收較強,易產(chǎn)生偽影。制樣時需采用脫水處理,常用梯度乙醇溶液(30%、50%、70%、85%、95%、100%)逐步置換樣品中的水分。脫水后,可進(jìn)行臨界點干燥或冷凍干燥,去除殘余水分。對于無法脫水的含水樣品,如活細(xì)胞或組織切片,可采用低溫掃描或水窗成像技術(shù),但需選擇合適的載樣容器,如超薄的聚丙烯酰胺水凝膠膜,既能固定樣品,又能減少水分對 X 射線的吸收。
防護(hù)與兼容性同樣不容忽視。X 射線對生物樣品有輻射損傷,長時間照射會破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),制樣時應(yīng)盡量縮短掃描時間。可通過優(yōu)化掃描參數(shù),如降低 X 射線劑量、減少掃描層數(shù),在保證成像質(zhì)量的前提下,降低輻射對樣品的影響。同時,制樣過程中使用的試劑、支撐介質(zhì)等材料需確保與 X 射線不發(fā)生反應(yīng),避免產(chǎn)生額外的干擾信號,影響成像結(jié)果的準(zhǔn)確性 。