掃描電鏡在水凝膠材料真實結構還原觀察的應用

瀏覽次數：2506　發布日期：2020-7-2　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

水凝膠是一種極親水的三維網絡結構凝膠，由高分子（相對分子質量比較大的分子，呈鏈狀結構）在一定條件下互相連接，形成三維的空間網狀結構，這些網狀結構的空隙中充滿了液體，這種特殊的分散體系就是凝膠。由于其出色的柔性及生物相容性等特質，其在電學器件、傳感器以及生物醫學等諸多領域中得到廣泛的研究和應用。

我們所熟知的“水寶寶”就是一種典型的水凝膠體系，在吸水后，水分會將高分子聚合物的孔隙填滿，變成軟軟的小球。此外，尿不濕，阻燃劑中也含有大量的水凝膠材料。

水凝膠為我們的生活帶來諸多便利，這源自科研工作者不懈的努力，可每當科研人員需要檢測水凝膠的微觀形貌時，問題就出現了。

掃描電鏡檢測是材料微觀形貌觀察必不可少的研究手段，但水凝膠材料由于含有大量水分或有機溶劑，無法直接放入電鏡中觀察。電鏡工作需要維持高真空環境，而水分在真空中會迅速揮發，導致圖像異常甚至電鏡故障。因此，對于水凝膠樣品，通常需要進行冷凍干燥處理，將水分去除后再進行拍攝。

那么問題又來了，干燥處理往往會導致水凝膠結構坍縮，此外，部分凝膠即便干燥后還會殘留有機溶劑，對電鏡觀察極為不利。水分的缺失會破壞三維網狀結構，在電鏡測試時無法得到真實的樣品結構，如下圖所示，本應飽滿的水凝膠結構卻干癟收縮。

冷凍干燥處理后的水凝膠樣品，三維網絡結構明顯損壞（圖片源自網絡）

為了避免因干燥工藝引起的結構失真以及有機試劑殘留問題，飛納電鏡推出了觀察含水樣品的解決方案——飛納電鏡溫度控制樣品臺，一招解決含水樣品的觀察問題，為您呈現樣品最真實的結構信息。

飛納電鏡溫控樣品臺觀查水凝膠樣品

1. 無需復雜繁瑣的干燥工藝

使用冷凍干燥工藝處理的水凝膠樣品進行觀測，非常依賴材料本身結構以及干燥工藝，若工藝不佳，凝膠結構會因干燥而坍縮，較多聚合物缺乏水分支撐掉落成為粉末，孔隙結構失真，對于研究凝膠真實結構缺乏參考價值。而對于飛納電鏡溫控制樣品臺來說，樣品無需干燥即可觀察，避免了不當的干燥工藝對樣品造成的損傷。

使用冷凍干燥方法處理后的水凝膠樣品掃描電鏡圖像，結構坍縮失真

2. 保留樣品原始形貌結構

當使用飛納的冷凍樣品臺將水凝膠在冷凍狀態下觀察，可以明顯觀察到完整且長程有序的凝膠網狀結構，水分會在骨架結構表面凝結，保留最真實的孔隙結構。

溫控樣品臺觀察冷凍后的水凝膠樣品

水凝膠的骨架結構形貌對于研究材料性能有較為重要的作用，不少研究人員采用飛納電鏡溫控樣品臺展開水凝膠研究。圖示為一種基于聚谷氨酸和殼聚糖的可注射水凝膠結構，在冷凍樣品臺幫助下，研究人員在低溫狀態下對軟骨細胞和水凝膠進行觀測，還原體系的真實結構，可更直觀真實的反映水凝膠材料與細胞的作用。若使用冷凍干燥以及細胞固定的方法處理樣品，電鏡測試結果無法真實反映二者的作用情況。