X射线微区分析的生物样品制备

扫描电镜除了应用二次电子像研究样品表面形貌的主要用途外，另一个主要用途是应用特征X射线对样品进行微区成份分析。生物样品的X射线微区分析，是为了检测和测量生物基质中的元素在细胞、微粒甚至生物大分子的分布情况。其中，按其难易程度可分为定性分析和定量分析两类。定性分析的目的是断定细胞和组织某微区内是否存在某个特定的元素;定量分析的主要目的是尽量精确地得到给定组织某微区内所含特定元素的量。目前普通用的检测器探测生物组织中元素的最小量可达10-19g，其空间分辨率可达20～30nm。这种技术对生物学的研究是具有重大意义的。

由于二次电子像给出样品的形貌信息，而X射线微区分析给出样品的成份分析信息，因此，两者的样品制备是有差别的。二次电子像的样品制备着重保存其表面形貌而不顾及细胞可溶性成份的损失;X射线微区分析的样品制备技术必须既适当地保存结构细节，又保持待分析的元素组成在原位不变，同时具有较好的导热和导电性能。然而，要完全达到上述要求是十分困难的。因为生物样品是三维的、含水的、不稳定的绝缘体，主要是由浸在低浓度离子和电解质中的有机分子和大分子组成。其各元素的结合程度差别很大，从含硫的蛋白质中稳定的共价键到胞液中可以自由扩散的钾离子。尤其是活的生物材料是在不断地运动(包括明显的胞质运动以及胞内离子、电解质、分子和大分子间的相对运动)，而且也总在变化(包括新陈代谢和细胞机能结构的破坏和重建)。由于这些不稳定性，要进行X射线显微分析,就必须找到能瞬时阻止细胞活动的方法。研究表明，用常规的扫描电镜组织处理方法是不行的，因其处理过程，几乎所有的元素都会不同程度地丢失和重新分布，其丢失又很不均匀。例如：钾大量地丢失，但磷的丢失量却因组织间隙而异。同时在制备过程还会引入其他元素进入组织内。