Het concept en de praktische toepassing van freeze-fractuur verwerking van biologische monsters werd een eeuw geleden geïntroduceerd door Steere 1 meer dan de helft. De vroege apparaat toegeëigend ongelijksoortige onderdelen in een werkende zelfstandige unit 1. De oorspronkelijke inrichting werd aangepast en verfijnd tot commercieel beschikbare instrumenten om de kritische behoefte aan externe manipulatie, het onderhoud van hoog vacuüm tegemoet te komen, en de verdamping van koolstof en metalen om een replica geschikt is voor onderzoek door transmissie elektronenmicroscopie (Figuur 1 en Figuur produceren 2).
De typische instrument bestaat uit een hoog vacuümkamer specimens tafel en microtoom arm met regelbare vloeibare stikstof omzet (figuur 1). De kamer beschikt ook over twee elektron geweren, een voor het stabiliseren van koolstof verdamping gepositioneerd op een hoek van 90 graden met het model podium en de andere voor Platinum / carbon schaduw onder een instelbare hoek, meestal 15 ° - 45 ° (figuur 2). Stroom naar het apparaat wordt toegepast op de vacuümpomp werken en elektronische panelen reguleren temperatuurregeling en electron gun control.
Oorspronkelijk opgevat als middel om verbeterde beeldvorming van virussen bereiken, vries-breuk kreeg nog meer populariteit als een techniek voor het onderzoek en analyse van celmembranen en hun specialisaties 2, 3. Inderdaad, deze procedure integraal ophelderen structuur / functie relaties in cellen en weefsels en veel van deze studies passief klassieke bijdragen aan cellulaire en moleculaire biologie 4-9 geweest. Het hoofddoel en redenen voor de ontwikkeling van de freeze-fractuur technisch artefacten waarneembaar elektronenmicroscopische resolutie voortvloeien uit chemische fixatie en verwerking in gebruikelijke biologische elektronenmicroscopie beperken. Hier is het doel om chemische beperkenfixatie en het monster voldoende snel en vaak in de aanwezigheid van een koude beschermend om ijskristalvorming en andere artefacten invriezen beperken bevriezen. Meer recent heeft deze techniek een heropleving van interesse van moleculair biologen en materiaalkunde onderzoekers voor onderzoek van nanodeeltjes en nanomaterialen gevonden.
Freeze-breuk en vries-etch beelden vertonen een driedimensionaal karakter en soms verward scanning electronenmicroscoop. Echter, freeze-fractuur voorbereidingen onderzocht door transmissie elektronenmicroscopie en hun belangrijke bijdrage aan de hoge resolutie morfologische studies is hun unieke voorstelling van structuur / functie-elementen van de celmembranen. Freeze-breuk verwerking geïnitieerd bevroren cellen en weefsels met voldoende snelheid ijskristallisatie beperken en / of bij gebruik van cryoprotectant middelen zoals glycerol. De monsters worden vervolgens gebroken onder vacuüm en een repLica wordt gegenereerd door verdamping van koolstof en platina via breukvlak. Het originele exemplaar wordt verteerd van de replica die wordt opgehaald op een standaard EM specimen net. Een andere veel voorkomende verkeerde interpretatie van freeze-fractuur beelden is dat ze uitbeelden celoppervlak. Maar het uitgangspunt van freeze-fractuur is dat biologische membranen worden gesplitst door de lipide dubbellaag van de fractuur-proces (figuur 3). Dit proces in biologische membranen levert twee breuk vlakken, een die de organisatie van de helft van het membraan grenzend aan het cytoplasma, de PF-face openbaart, en een die helft van de bimoleculaire bijsluiter van het membraan dat grenst aan het extracellulaire openbaart milieu, de EF-face. True cel oppervlakken zijn niet vertegenwoordigd in freeze-fractuur beelden, maar alleen wanneer de volgende toegevoegde stap van freeze-etsen na de breuk procedure wordt gebruikt. Om effectief te etsen eerder gebroken exemplaren aan de oppervlakte detai onthullenl, moeten de monsters bij een snel tempo en zonder unetchablecryoprotectant worden bevroren. Ets water van het oppervlak van het proefstuk gebroken openbaren onderliggende factoren wordt bewerkstelligd door het zo koelen microtoom arm via specimen stadium creëren van een temperatuurverschil tussen de fase die het specimen en het koelen microtoom arm die water veroorzaakt sublimeren van het oppervlak. Wanneer water wordt gesublimeerd van het oppervlak van het proefstuk gebroken tijdens het bevriezen etsen manoeuvre, dan aspecten daadwerkelijk celoppervlakken, extracellulaire matrix, cytoskeletstructuren en moleculaire assemblages kunnen worden onthuld met hoge resolutie. Aldus bevriezen-breuk en vries-etch zijn niet uitwisselbaar termen maar tijdens een stapsgewijze werkwijze waarbij de laatste niet nodig of wenselijk zijn afhankelijk van de behoeften van de specifieke studie.
Naar aanleiding van de vries-fractuur / vries-ets procedures, het gebroken oppervlakken zijn onderworpen aan gerichte verdampertief lagen van koolstof en platina met het oog op ondersteuning en beeldvorming contrast met de replica te bieden. De platina / koolstof imaging verdamping kan unidirectioneel of roterende en wordt bewerkstelligd door een weerstand of elektronenkanonnen. Unidirectionele shadowing uit een bekende hoek, meestal 30 ° - 45 °, is handig in het uitvoeren van bepaalde morfometrische berekeningen. Monsters die zijn onderworpen aan diepe etsen typisch roterende schaduw en de resulterende afbeeldingen van deze monsters zijn fotografisch teruggedraaid evalueren.
De historische en een doelstelling van de onderhavige freeze-fractuur / vries-etch techniek chemische fixatie en verwerking beperken specimen artefacten die worden geassocieerd met conventionele transmissie elektronenmicroscopie procedures. Deze techniek levert een wezenlijke voordeel in zijn vermogen om driedimensionale detail kennen en dus de verkrijging van morfometrische data in biologisch, materiaalkunde vergemakkelijken en nanotechnology specimens. Freeze-fractuur en vries-ets procedures zijn complex en veelzijdig en sommige aspecten van de toepassing worden aangepast. Deze presentatie biedt een overzicht aanzicht van de belangrijkste kenmerken van de werkwijze en de lezer om de gegevens adres en pas de werkwijze specifieke onderzoekbehoeften uitgebreide gepubliceerde protocollen 10, 11 bedoeld.