在用电子显微镜(特别是冷冻电镜)看东西时,我们想看的是非常小的生命结构,小到纳米甚至原子级别。但在把那一点点样品溶液放到载网上之前,有一步操作看起来不起眼,却关系到成败——这就是亲水化处理。
这一步之所以必须做,是因为有一个大矛盾:我们要看的生物样品是“亲水”的,但载网的支持膜却是“疏水”的,这俩天生合不来。
大难题:疏水的“地”和水的“海洋”
电镜用的载网,通常是碳膜或石墨烯做的。这些东西在空气里放久了,表面会吸附脏东西(碳氢化合物),天生就变得疏水。
这就好比你把水滴在荷叶上,水会缩成一个圆珠子滚来滚去。
做电镜样品时,这滴“水”里包裹着我们珍贵的蛋白质。如果把它滴在没处理过、疏水的载网上:
-
水滴缩成团: 根本摊不开,样品只能挤在一个很小的地方。
-
钻不进孔里: 对于有孔的载网(如 Quantifoil),水很难流进去把孔填满 。
-
画面脏乱: 资料显示,在疏水的膜上,负染色剂会聚成“小岛”或者形成“气泡”,把样品挡得严严实实 。
QuickGlow:给水搭座桥
亲水化处理的目的,就是用物理或化学的办法,改改膜的脾气,让它从像“荷叶”那样疏水,变成像“海绵”一样吸水。
这时候,QuickGlow 辉光放电仪就派上用场了。它的办法很简单直接:
-
加点东西(化学改性): QuickGlow 能打出稳定的空气等离子体去撞击载网表面。这一撞,就把表面的碳键打断了,还加上了一些带负电、亲水的基团(比如羟基、羧基)。这些基团能“抓住”水分子,让水滴能乖乖地铺平 。
-
调点电荷(物理吸附): 调节一下仪器的参数,还能让载网带上特定的电。这样不仅水好铺,还能帮着吸住带电的样品,让它们站得更稳、分布更匀。
不做这一步?实验可能白做了
如果偷懒跳过这一步,直接把样品放在疏水的网上,后面肯定会出乱子:
-
对冷冻电镜(Cryo-EM): 水铺不匀,会导致冰层有的太厚(背景太脏看不清),有的太薄(没样品)。最麻烦的是,表面疏水会让蛋白质跑到水和空气的交界处,结果结构坏了,或者大家全都倒向同一个方向,三维重构直接做不成 。
-
对负染色: 疏水会让染色剂铺不开,堆成一坨一坨的,背景深浅不一,盖住细节 。
-
白忙活一场: 最惨的是,辛辛苦苦做了一次实验,结果因为载网没处理好,一张能用的照片都拍不到,时间和样品全浪费了。
所以,亲水化绝不是可有可无的“清洁”步骤,而是把载网从“被动”托着样品,变成“主动”帮忙成像的关键一步。
QuickGlow 辉光放电仪便宜、好用,放电还特别稳,能搞定样品铺不匀的问题,保护好样品结构 。