Question 1

Waarom is SEM beter dan optische microscopie voor het afbeelden van biologische monsters?

Accepted Answer

SEM behaalt een resolutie tot 0,5 nanometer, vergeleken met de limiet van 200 nanometer bij optische microscopie. Deze superieure resolutie is het resultaat van de golflengte van 1 nanometer van de elektronenbundel tegenover de golflengte van 500 nanometer van zichtbaar licht. SEM biedt bovendien een grotere scherptediepte, waardoor het ideaal is voor het visualiseren van driedimensionale biologische structuren en nanostructuren die met optische microscopen niet duidelijk kunnen worden onderscheiden.

Question 2

Wat gebeurt er wanneer een elektronenbundel een biologisch monster raakt in een SEM?

Accepted Answer

De elektronenbundel veroorzaakt twee typen elektronenemissie: secundaire elektronen en teruggelaaide elektronen. Secundaire elektronen zijn elektronen met een lage energie die vanuit het sample-oppervlak worden geëmitteerd en topografische informatie over de structuur verschaffen. Teruggelaaide elektronen reflecteren in de tegenovergestelde richting van de invallende bundel en nemen in intensiteit toe met het atoomgewicht, waardoor compositorische analyse en het onderscheiden van materiaalverschillen mogelijk worden.

Question 3

Waarom moeten biologische monsters worden gedroogd vóór SEM-imaging?

Accepted Answer

De SEM werkt in een hoogvacuümomgeving, wat incompatibel is met het hoge watergehalte van biologische monsters. Water verdampt snel in vacuüm, waardoor monsterstructuren inklappen, vooral bij delicate cellen. Monsters worden behandeld met fixeermiddelen, gespoeld en langzaam gedehydrateerd met toenemende ethanolconcentraties om de natuurlijke structuur te behouden terwijl het water wordt verwijderd.

Question 4

Wat is sputtercoating en waarom is het noodzakelijk voor SEM-beeldvorming?

Accepted Answer

Sputtercoating brengt een dunne metaallaag, doorgaans goud met een dikte van vier tot zes nanometer, aan op biologische monsters. Aangezien biologische materialen niet-geleidend zijn, voorkomt deze metaallaag ladingopbouw door de elektronenbundel, wat anders tot beeldvervorming zou leiden. Het geleidende oppervlak maakt een nauwkeurige elektronendetectie en een verbeterde beeldkwaliteit tijdens de SEM-analyse mogelijk.

Question 5

Hoe verschilt environmental SEM van conventionele SEM voor het afbeelden van gevoelige monsters?

Accepted Answer

Environmental SEM (ESEM) handhaaft een gasvormige omgeving in de monsterkamer, waardoor natte of ongecoate monsters zonder droging kunnen worden afgebeeld. Twee openingen scheiden de hoogvacuüm-elektronengun-kamer van de monsterkamer. Hoewel gasmoleculen de elektronenbundel verstrooien, blijft de bundelenergie voldoende voor beeldvorming, waardoor niet-ingezakte cellulaire structuren behouden blijven en visualisatie van gehydrateerde biologische specimens mogelijk wordt.

Question 6

Welke preparatiestappen zijn cruciaal voor het afbeelden van delicate biologische structuren, zoals planteweefsels?

Accepted Answer

Kwetsbare weefsels vereisen fixatie met oplossingen zoals formaline/azijnzuur om de structuur te stabiliseren. De weefsels worden vervolgens gedissecteerd in ethanol, in netcontainers geplaatst en gedehydrateerd via een ethanolserie van 70%, 80%, 90% en 100%. Ten slotte verwijdert kritisch punt drogen het resterende oplosmiddel zonder dat er collaps optreedt, gevolgd door sputter-coating met metaal voorafgaand aan de SEM-imaging.

Question 7

Welke informatie kan SEM onthullen over biologische materialen die andere technieken niet kunnen?

Accepted Answer

SEM onthult driedimensionale, poreuze structuren met vezelige kenmerken kleiner dan 25 micron, die moeilijk te visualiseren zijn bij het imagen van biologische monsters met optische en confocale microscopie vanwege de beperkte scherptediepte. SEM biedt daarnaast topografische details, elementaire samenstelling en informatie over de kristalliniteit via secundaire en terugverstrooide elektronenanalyse, waardoor een uitgebreide karakterisering van nano- en microstructuren mogelijk is.

SEM-beeldvorming van biologische monsters - Beoordelingsquiz