掃描電鏡的發(fā)展及其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

摘 要：隨著科學(xué)研究的不斷深入，掃描電子顯微鏡的應(yīng)用日益廣泛。為了充分發(fā)揮其潛在的利用價值，本文從掃描電鏡的發(fā)展著手，結(jié)合電鏡原理，綜合闡述了其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：掃描電鏡；發(fā)展；醫(yī)藥領(lǐng)域；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.017

掃描電鏡技術(shù)的出現(xiàn)使微觀組織形貌變得清晰化、可視化。掃描電子顯微鏡具有分辨率高，景深好等優(yōu)點(diǎn)，對不平坦的微觀表面也能進(jìn)行細(xì)微、清晰的觀察。它已經(jīng)是現(xiàn)階段材料研究中不可缺少的設(shè)備。

掃描電鏡的強(qiáng)大功能注定對推動各領(lǐng)域科技的前進(jìn)起到積極影響，除了對傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的影響之外，對醫(yī)藥事業(yè)的作用同樣不容忽略。從生藥的質(zhì)量控制到藥物的研究，掃描電鏡都必不可少。本文綜合闡述了掃描電鏡的發(fā)展史和工作原理以及其在醫(yī)藥領(lǐng)域的主要應(yīng)用。

1 掃描電鏡的發(fā)展

掃描電鏡的發(fā)展經(jīng)歷了以下階段：1935年到1942年是理念提出和研制成功階段。1942年-1965年是掃描電鏡實(shí)用化和商品化研發(fā)階段。1965年以后是掃描電鏡精細(xì)化發(fā)展階段，主要包括提高掃描電鏡的分辨率，提高真空度，防干擾等方面的改進(jìn)。1968年場發(fā)射掃描電鏡的研發(fā)成功大大提高了掃描電鏡的分辨率，從原始的鎢燈絲電子槍變?yōu)閳鲋掳l(fā)射電子槍，降低了電子發(fā)射過程中電子能量的損耗。中國發(fā)明出自己的掃描電鏡是在二十世紀(jì)七十年。

近幾十年掃描電鏡的發(fā)展主要是復(fù)合多種其他技術(shù)，賦予掃描電鏡更多的功能，例如將能譜儀引入掃描電鏡體系，極大的增加了掃描電鏡的實(shí)用性，在觀察試樣微觀組織結(jié)構(gòu)的同時還能夠?qū)υ嚇拥奈^(qū)元素成分進(jìn)行測定。波譜儀的引入進(jìn)一步提高了掃描電鏡成分分析能力，隨后又發(fā)展出低真空掃描電鏡等眾多掃描電鏡分支。特別是2002年日本成功研制出了冷場發(fā)射高分辨率的S-4800型掃描電鏡，能夠更加清晰準(zhǔn)確的研究納米材料。

2 掃描電鏡工作原理

電鏡技術(shù)是幾種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。是結(jié)合真空技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等為一體的微觀組織表面觀察工具。掃描電鏡的成像方式一般為二次電子成像或者背散射電子成像。

電鏡的工作原理首先是電子槍發(fā)射電子，再經(jīng)二級聚光鏡和物鏡的進(jìn)一步縮小成細(xì)微電子束，經(jīng)過掃描線圈驅(qū)動對試樣表面進(jìn)行掃描，當(dāng)電子束和試樣表面進(jìn)行相互作用產(chǎn)生二次電子、X射線等信息，經(jīng)過探測器的收集后轉(zhuǎn)化為視頻信號，經(jīng)過顯像管調(diào)制后呈現(xiàn)出我們需要的試樣表面微觀圖像。

3 掃描電鏡技術(shù)在醫(yī)藥上的應(yīng)用

3.1 掃描電鏡在生藥鑒別和質(zhì)量控制方面的應(yīng)用

生藥鑒別和質(zhì)量監(jiān)控方面掃描電鏡是必不可少的分析儀器。常崇艷等利用掃描電鏡觀察了4種卷柏小孢子的微觀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，利用X線片微區(qū)分析法對其化學(xué)成分進(jìn)行了分析，得出了小孢子的外觀和表面紋飾可以作為物種的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)論，同時發(fā)現(xiàn)四種卷柏的化學(xué)成分也有顯著的差異。

關(guān)于掃描電鏡在動物類生藥質(zhì)量控制中的應(yīng)用也很廣泛，主要是根據(jù)動物的微觀組織形態(tài)和動物的皮毛進(jìn)行生藥鑒別和質(zhì)量鑒別。例如利用掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)不同種類鹿茸茸毛顏色、髓質(zhì)形態(tài)、毛長等存在顯著差異，可以作為區(qū)分不同品種鹿茸的重要依據(jù)。

掃描電鏡對礦物類生藥的鑒別同樣意義重大。很多類似的礦物生藥其晶體表面和內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)有顯著差異。利用掃描電鏡雄黃礦石的化學(xué)組成與組織結(jié)構(gòu)關(guān)系密切，塊狀礦石質(zhì)純化學(xué)成分純凈二硫化二砷含量在90% 以上，角礫狀礦石二硫化二砷的含量僅僅在25%～50% 因此分析礦物藥雜質(zhì)成分對用藥安全至關(guān)重要。

3.2 掃描電鏡技術(shù)對納米藥物研發(fā)的貢獻(xiàn)

掃描電鏡技術(shù)對藥物的研發(fā)的貢獻(xiàn)同樣不容忽略，電鏡的高分辨率使研究納米藥物成為可能。

Damge等[1]將胰島素和聚氰基丙烯酸酯制備成納米微粒，在強(qiáng)酸環(huán)境下利用掃描電鏡發(fā)現(xiàn)胰島素和聚氰基丙烯酸酯之間靜電吸引作用十分強(qiáng)烈，可以將胰島素牢牢吸附于表面。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種結(jié)合可以有效規(guī)避胃蛋白酶、胰蛋白酶對胰島素的分解作用，為口服胰島素的研發(fā)提供了可能。

Zhou 等[2]借助掃描電鏡等儀器制備出了對癌細(xì)胞具有定向作用的雙功能納米顆粒（熒光效應(yīng)、磁場效應(yīng)） 對癌細(xì)胞具有靶向性，為癌癥的治療提供了新手段。

Schneebaum 等[3]描述了在探測惡性皮膚黑色素瘤的 SLN（前哨淋巴結(jié)）活檢時 ，借助掃描電鏡等儀器修飾制備出了放射性納米藥物用于對黑色素瘤的治療，效果顯著。

在中國納米中藥的研制也獲得了突破性進(jìn)展。納米微粒的高活性，多反應(yīng)點(diǎn)，超強(qiáng)的吸附能力無疑都是藥物所需要的，借助電鏡技術(shù)對納米藥物進(jìn)行表面處理，到達(dá)指定位置后釋放藥效，則可以作為“生物導(dǎo)彈”定向治療疾病，減少了藥物對身體的毒副作用。采用納米級脂質(zhì)體碘油乳劑及聚氰基丙烯酸正丁酯納米微粒碘油乳劑用于肝癌栓塞化療， 既能減少用量，降低了化療對身體的副作用，還能夠起到立竿見影的效果，因此電鏡技術(shù)在醫(yī)藥的研發(fā)方面，甚至是前沿醫(yī)藥研發(fā)方面都是不可或缺的重要科研儀器。

4 結(jié)語

電鏡技術(shù)對醫(yī)藥領(lǐng)域影響深遠(yuǎn)，藥物的研發(fā)的整個流程電鏡都起到了不可替代的作用，從植物性、動物性、礦物性生藥的鑒別和質(zhì)量檢測，到藥物對疾病的作用機(jī)理研究，甚至現(xiàn)階段最先進(jìn)的納米藥物的研發(fā)都離不開電鏡的輔佐，隨著電鏡技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)，在未來醫(yī)藥領(lǐng)域勢必更加重要，為世界醫(yī)療領(lǐng)域做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Damge C，Vranckx H，Balschmidt P，et al.J.Pharm.Sci，1997，86（12）：1403-1409.

[2]Xie H Y，Zuo C，Liu Y，et al.Small，2005，1（05）：506-509.

[3]Schneebaum S，Even_Sapir E，Cohen M，et al.Eur.J.Nucl.Med，1999，26（04）：S26-S35.

作者簡介：羅曉晶（1990-），女，山東淄博人，本科，助理工程師，研究方向：檢測與分析。endprint