2016年2月12日，国际结构生物学领域权威期刊《Journal of Structural Biology》在线发表了由中国科学院生物物理研究所蛋白质科学研究平台生物成像中心的技术创新成果《An improved cryo-FIB method for fabrication of frozen hydrated lamella》。

　　冷冻电子断层成像技术（cryo-electron tomography，cryo-ET）是一项重要的冷冻电镜技术，可以获得细胞和组织样品原位三维高分辨率超微结构、生物大分子的原位结构信息以及蛋白质机器原位相互作用信息。该技术被认为是分子生物学和细胞生物学联结的桥梁，被称为“可视化蛋白质组学”。然而该技术要求样品的厚度必须在300nm以下，获取高分辨率信息则需要更薄的样品（150nm以下），但是大多数生物样品厚度都在数微米以上，无法直接应用该技术进行研究。

　　冷冻固定技术可以保存生物样品的高分辨信息，早期的主要用低温冷冻切片方法（CEMOVIS）制备冷冻含水切片样品，但该方法技术难度大，并带来的机械损伤和假象不可能的到高分辨率的信息，严重限制了原位结构生物学的发展。

　　近几年，研究人员开始尝试另一种材料学中应用的技术——冷冻聚焦离子束切割减薄技术（cryo-FIB）。该技术在材料科学中已应用多年，主要用于制备常温高分辨透射电镜薄片样品，在半导体器件的微加工、修改和故障分析上也有广泛的应用。其原理是利用电磁透镜把高速离子（通常为镓离子（Ga+））会聚成纳米级大小的束斑照射到材料，由于离子与材料的原子发生碰撞而产生溅射作用，使材料的物质被溅射掉，以达到对材料加工、切割的目的。由于完全不同的加工机理，FIB在对材料的加工过程中，不会产生像钻石刀机械切割而对样品施加的应力和断裂作用，使样品产生压缩、裂痕、褶皱等机械损伤。

　　本实验针对细胞和细菌样品原位结构生物学研究的技术瓶颈，结合cry-FIB技术开发了细胞和细菌样品冷冻含水切片制备技术，对并对现有的国际上的聚焦离子束制备透射电镜样品的技术流程进行改进，自行研制样品夹持和传输工具，使其易于操作、适用性广，提高样品的制备效率。同时，在理论上探讨离子束与样品的作用机理以及对样品结构的影响。这是国内首次报道冷冻聚焦离子束技术制备冷冻含水切片样品的技术创新。

图1.设计的cryo-FIB转移装置，转移的shuttle和D形载网。A和B转移的workstation装置和transfer shuttle装置图纸，C设计的D形状载网和图纸，D载网安装到autogrid上和cryo-holder上，E是SEM腔室中转移装置安装到冷台上工作的状态。

图2.Cryo-FIB方法制备的单细胞冷冻含水切片样品A-D，和经过电子断层成像数据收集和处理后的不同Z方向的切片信息E-H。

　　孙飞研究员和徐伟研究员为该论文的通讯作者，高级工程师张建国、正高级工程师季刚为共同第一作者。蛋白质科学研究平台生物成像中心正高级工程师黄小俊和多位老师为该项成果贡献了力量。

　　该工作受到国家自然科学基金委、中国科学技术部重点研发计划。

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    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1047847716300284?via%3Dihub