光诱导 原位 透射电子显微镜观察液体-软物质相互作用

该方案展示了如何结合液体池透射电子显微镜（liquid cell TEM）与光照，以观察在光照下被光敏剂包封的细菌所发生的结构变化。该技术的主要优势在于其简便性。该方案无需复杂的样品制备过程，且能够实现细菌与光敏剂溶液的充分包封。

首先，通过将光纤连接到物镜顶部的镜筒上，对透射电子显微镜进行改装。在物镜与聚光镜之间预留几厘米的空间，并留出一个用于配件的空闲插槽。将两个未经处理的、表面覆盖无定形碳的透射电镜载网放置在两把交叉的镊子之间，使碳膜面朝上。

尽可能靠近边缘持握载网。取 4 µL 菌液滴加至其中一个载网上。样品的光密度值必须在 5 到 10 的范围内。

等待60秒，然后用滤纸小心吸去液体。在此过程中，尽量将液体均匀扩散至整个网格表面。在同一网格上加入4 µL光敏剂。

五秒后，吸去液体，仅在基底上留下极薄的一层液体。迅速将干燥的载网放置在覆盖有液体的载网上方。

轻轻将上层网格移至第二层网格的边缘，用镊子夹住边缘处的基底并挤压。仔细重复挤压操作。将液滴留在镊子间的细胞中静置一分钟。

在完成制备后立即将样品插入透射电子显微镜（TEM）样品 holder 中。将样品放入显微镜后，以低倍模式开始观察，以寻找合适的观察区域。观察过程中应尽可能保持电子剂量最低。

延长曝光时间。在适当放大倍数下，使用延长的曝光时间找到被液体包围的细胞，并立即采集第一张图像。保持电子剂量恒定，每隔30秒采集一次图像，以观察变化。

仔细检查图像，并计算与细胞中首次出现可见变化相对应的总电子剂量。在开始实验之前，通过调节电流值来设定激光光强。将样品插入显微镜并找到观察区域。

在开始照射样品之前，先捕获细胞的首张图像，并使用束 blanker 关闭电子束，以避免电子辐照的影响。开启激光器。起始照射时间应较短，因为激光光强相对较高。

此后，关闭光源。关闭电子束快门，并立即捕获图像。如果可能，使用自动算法仅在拍摄图像所需的时间内对样品进行曝光。

仔细测量电子辐照时间，以计算成像所用的电子剂量。观察到在光照一分钟之后，光敏剂产生的活性氧导致细胞外层出现明显降解。进一步的光照使这些变化更加明显。

在低倍镜下，液体充足的合适观察区域很容易找到，这些区域看起来较暗且模糊。被液体覆盖的细菌比干燥的细菌更不易观察，但仍可分辨。成像时观察液体边界很有帮助，其移动很容易被检测到，这表明所选区域可能不合适且不稳定。

观察过程中的另一个问题是水分蒸发以及溶液在样品某些随机区域（包括细菌周围区域）发生沉淀。细菌的封装也可使用石墨烯和氮化硅膜来完成。虽然样品制备更为困难，但液体池的稳定性会更好。

该方法可用于观察液体上的光诱导反应。例如，光对金属材料、光诱导催化剂以及光化学反应的影响。