在大多數(shù)傳統(tǒng)電子顯微鏡用戶的印象中，電子顯微鏡只收集二維圖像。事實上，隨著電子顯微技術的發(fā)展，越來越多的電子顯微鏡技術手段可以幫助我們獲得細胞、細胞和生物大分子的三維空間信息，這是生命活動的前提。本文將簡要介紹幾種電子顯微鏡三維成像技術，幫助生命科學電子顯微鏡客戶了解哪些技術可以提高他們的科學研究。后續(xù)我們將準備一系列文章，詳細介紹每種技術及其應用。

　　單顆冷凍電鏡三維重構技術(Single-ParticleAnalysis,SPA)

　　單顆粒技術通過冷凍透射鏡獲得顆粒生物大分子樣品的二維投影圖像。這些二維投影可以通過圖像處理和三維重構獲得高分辨率的三維結構，如定位、中心確定和信號疊加。單顆粒技術的主要研究對象包括大分子復合物、膜蛋白、病毒等難以結晶的生物大分子。樣品大小包括幾納米到幾百納米，可獲得近原子分辨率(~3A)、即使是精細結構的原子分辨率。

　　電子斷層成像技術(ElectronTomography,ET)

　　電子斷層成像技術通過透射鏡轉動樣品桿，從不同角度獲得厚度為100~300nm的半薄切片或冷凍樣品圖像，然后通過計算機處理獲得3D圖像。電子斷層成像技術的研究規(guī)模非常廣泛，適合研究亞細胞水平的細胞器具的常規(guī)半薄切片電子斷層成像;冷凍電子斷層成像技術與冷凍電子鏡技術相結合(cryo-electrontomography,Cryo-ET)，可以深入研究分子水平的蛋白質結構，也可以觀察細菌、病毒等微生物、線粒體等有膜細胞器、相分離形成的無膜細胞器、脂質體、外泌體等。結合系列切片電子斷層成像技術，連續(xù)超/半切片。(serialsectionelectrontomography,ssET)，能研究細胞、細胞與細胞之間的關系等大規(guī)模生物結構。

　　連續(xù)切片透射電鏡技術(serialsectionTransmissionelectronmicroscope,ssTEM)

　　持續(xù)切片透射電鏡技術利用超薄切片機持續(xù)切割樣品，獲得連續(xù)的超薄切片或半薄切片，將切片排列在電鏡載網上，用透射電鏡拍攝每個切片上相應感興趣的區(qū)域。收集的序列圖像通過計算機處理重構為3D圖像。

　　連續(xù)超薄切片掃描電鏡成像技術(serialsectionScanningelectronmicroscopy,ssSEM)

　　連續(xù)超薄切片掃描電鏡成像技術使用連續(xù)切片機連續(xù)超薄切片嵌入樹脂的生物樣品，并用收集帶收集，然后將收集帶粘貼在硅片上，或者直接用硅片收集連續(xù)切片。然后在掃描電鏡中收集目標區(qū)域的序列圖像。收集的序列圖像通過計算機處理重構為3D圖像。目前，該技術已用于研究各種大腦神經連接或其他大規(guī)模納米分辨率的3D結構，如鼠標大腦皮層、鼠標下丘腦、斑馬魚和整個線蟲。

　　聚焦離子束切面掃描電鏡成像技術(FocusIonBeamScanningElectronMicroscopy,FIB-SEM)

　　聚焦離子束截面掃描電子顯示器成像技術采用聚焦離子束/電子束雙束掃描電子顯示器。其中，聚焦離子束系統(tǒng)可以在電子顯示器內部切割埋有樹脂的生物樣品，顯示目標樣品感興趣的區(qū)域。通過使用電子束顯示樣品感興趣的區(qū)域，可以獲得該位置樣品的圖像信息。顯示后，離子束繼續(xù)根據(jù)預設深度切割樣品，顯示下一個感興趣的區(qū)域并進行繪圖。通過重復這個過程，可以獲得一系列與切割深度相關的圖像。這些圖像包含了樣品在整個切割體積中的信息，收集的序列圖像通過三維計算。FIB-亞細胞尺度的研究主要用于SEM。

　　表面掃描系列電鏡三維成像技術(SerialBlock-FaceScanningElectronMicroscopy,SBF-SEM)

　　埋在樹脂中的生物樣品整個埋塊裝入內置特殊切片機的掃描電鏡中。切片機在電子顯微鏡內部切割埋塊，直到樣品感興趣的區(qū)域暴露出來。電子束顯示樣品，獲取該層樣品的信息。然后，切片機繼續(xù)根據(jù)預設深度進行切割，露出下一個樣品并顯示出來。通過重復這個過程，可以獲得各個深層的一系列樣品。收集的序列圖像通過計算機處理重構為3D圖像。