LEICA EM ICE 高壓冷凍儀

冷凍固定 - 高壓冷凍儀 Leica EM ICE
 
LEICA EM ICE 是最新一代的高壓冷凍儀, 提供製作最高品質的玻璃化樣品製備. 使用於冷凍電顯應用.
樣本的玻璃化是指利用高壓快速冷凍含水樣品，防止冰晶的形成，從而保持分析樣品的生物完整性。
高壓冷凍固定含水樣本, 可以保持真實的樣本生理狀態, 不會破壞樣本的生理結構.

LEICA EM ICE 高壓冷凍可以實現完美樣本的製備. 是最新一代的設計.

第一代為 LEICA EM PACT2 ( Hydraulic Freezing, Methylcyclohexane ),
第二代為 LEICA EM HPM100 ( Hydraulic Freezing, Alcohol/No Alcohol ),
第三代即為 LEICA EM ICE ( Pneumatic Freezing, No Alcohol )

高壓冷凍能夠捕捉精細結構和細胞動力學的錯綜變化，結合光刺激或電刺激的高壓冷凍技術是您獲得新發現的平臺。四個立即效益 :
 

1. 同步到毫秒的凍結和刺激能夠凍結您最感興趣的那一刻
2. 以納米尺度和毫秒時間精度凍結和解析高動態過程
3. 在高壓下冷凍固定您的含水樣品，並發現世界的秘密
4. 簡易使用, 輕鬆取得最尖端的冷凍樣本製備

在化學固定細胞中觀察到高度拉長的囊泡（圖 A），但在冷凍固定細胞中沒有觀察到（圖 B）。 這些結果表明，我們的冷凍固定方案保留了腎上腺嗜鉻細胞中囊泡的橢圓形/圓形形狀( oval/round shape of the vesicles in adrenal chromaffin cell ), 腎上腺嗜鉻細胞是研究胞吐作用和胞吞作用( exocytosis and endocytosis) 的常用細胞模型。此冷凍固定方法可以採用 LEICA EM ICE ( 或上一代的 HPM100 ). 基本上, 我們了解化學固定會改變型態, 遺失細胞內容物, 產生蛋白質變性反應. 然而, 在冷凍固定細胞技術, 卻可以有效改善這些缺失.

冷凍固定保持原有的細胞形態與內容物, 不會 (因為使用 化學固定) 產生囊泡的膜與內容物的擠壓分離形變.





 

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高壓冷凍儀 Leica EM ICE 是以同步到毫秒尺度凍結動態現象的尖端工具, 從新鮮組織細胞樣本 到 瞬間的高壓下冷凍固定的含水樣品, 可以定格重大發現世界的秘密, 為生命科學和工業領域的研究人員帶來新的未知可能性.
 
在高壓下冷凍固定您的含水樣品, 以納米尺度和毫秒時間精度凍結和解析高動態過程, 能夠捕捉精細結構和細胞動力學的錯綜變化。結合光刺激或電刺激的高壓冷凍技術是您獲得新發現的尖端平臺。
 
選擇 LEICA EM ICE；因為它是在您的領域可以找到顛覆性發現的平臺。新工具，新視角。

1. 在 EM ICE 的工作流水線下, 活細胞樣本始終保持在最原始的自然生理環境.
2. 可以捕獲瞬間變化的細胞內物質的活動變化
3. 可以獲得最佳的固定結果
4. 可以在電顯檢視最可信賴的樣本區域與活動變化

LEICA 在電顯應用的【樣本製備】上的技術與設備, 具有舉足輕重的重要角色. 正確與優質的樣本製備, 絕對是電顯應用的成功或失敗的關鍵因素！尤其在因應冷凍電子顯微鏡技術 ( Cryo EM) 開發,  LEICA 發展一系列創新的超冷凍樣本製備設備, 從冷凍超低溫環境下的溶液中獲取活體生物分子, 通過冷凍電子顯微鏡技術進行觀察與取得超高解析的生物分子的結構, 開啟探索生命科學的一個新紀元
 
眾所周知, 2017年諾貝爾化學獎頒給Jacques Dubochet, Joachim Frank和Richard Henderson這三位科學家, 其一, 就是專注於冷凍樣本製備開發, 應用於獲取溶液中生物分子高解析度圖像的冷凍電子顯微鏡技術而獲獎 。在 【冷凍樣本製備】上, LEICA 也可說是參與其中, 甚感榮耀. 有鑑於此, 本公司結合 LEICA, 為台灣客戶提供更完善的服務, 提供最新的實用設備.
 
長時間以來, 為了探索生物分子的真實顯微結構，解析分子中原子之間的排列方式, 了解分子間的互動關係, 例如探討直徑只有幾十個奈米尺度的病毒, 端賴近代光學顯微鏡影像技術, 例如當前各種共聚焦與超解析顯微鏡術, 要達到突破解析優於1 奈米, 實在是難以突破光學解析的障礙與得到我們真正想要看到的真實奈米結構. 縱使引用 X射線衍射技術 ( X射線是比可見光波長更短的電磁波, 其波長範圍在0.01-10 nm ) 可以測定分子化合物的晶體結構，可以了解蛋白質等生物大分子的晶體結構, 例如DNA雙螺旋結構. 可是, 該類技術應用在小分子結構的觀察, 或是, 活體生物分子觀察, 還是有所侷限. 例如樣品必須能夠形成晶體狀 ( 許多生物的大分子很難形成晶體狀 ), 需要足夠大量的樣品才可通過X射線衍射技術取得有效的結構. 所以, 研究人員發現透射電子顯微鏡可以達到原子尺度的超高解析度，且樣品不需要結晶就可以觀察, 轉而使用電子顯微鏡觀察生物樣品, 取代 X射線衍射.
 
但對於生物樣品, 要如何做到不需要結晶就可以觀察, 是一技術瓶頸與挑戰
 
解決方案之一
是將生物樣品置於極低的溫度下用TEM進行觀察，不僅電子束對樣品的損害大為降低，而且由於在低溫下水凍結成冰，在真空下揮發速度減緩，這樣一來，我們觀察到的圖像就更加接近樣品真實的環境。
 
解決方案之二
是去除會干擾入射的電子束的水晶體，將水快速降至極低的溫度，結果水分子來不及形成晶體。這樣的結構與玻璃有相似之處，因此也被稱為「玻璃態水」(vitrified water), 使得電顯圖像能反映樣品的真實結構。
 
解決方案之三
是將低解析度的二維電子顯微鏡圖片轉化為解析度更高的三維圖像。可以媲美X射線衍射的研究生物分子結構的重要手段
 
Cryo-EM 具有革命性的應用優點, 玻化方法容易使用並且只需微量的樣品，由於其快速冷卻的方式，生物分子能在行動中被凍結，使得研究者能捕捉到反應過程中一系列的影像，如此他們能取得暴露出蛋白質如何行動並與其它分子作用的“ 動態過程影片”。

運用cryo-EM也使得我們遠較以往更容易描繪膜蛋白，它們常扮演藥物的標靶角色以及形成巨大的分子錯合物。不過小分子無法用電子顯微術來研究，但它們可運用核磁共振譜法或X-射線晶體學來顯像。
 
LEICA 提供一系列的解決方案, ( 如下所示 ) 能將生物分子在活動中凍結並通過冷凍電顯以原子的尺度描繪之，帶入了一個新的紀元






LEICA EM AFS2

生物含水樣本要使用於冷凍電顯 (Cryo TEM), 會通過 EM ICE 高壓冷凍儀, 製備無冰晶的玻璃化的含水樣本後 (冷凍固定), 會再進一步使用 Leica EM AFS2 冷凍替代儀, 主要用於冷凍替代和梯度變溫技術，同時也可以用於樹脂的低溫包埋和聚合過程。( 化學固定僅需脫水, 即可進行包埋, 但是沒有冷凍固定樣本的優勢 )
 
Leica EM FSP（冷凍替代驅動器），是為 Leica EM AFS2 特別設計的自動化試劑處理系統，可為冷凍替代 和 梯度變溫過程 自動稀釋 和 更換試劑。整個冷凍替代運作會在液態氮下進行, 防止升溫. 以溶劑 ( 如 Acetone, Methanol, Ethanol ) 取代替代水.
 
樣品室內部 和 實體顯微鏡下 都裝有 LED 照明燈，一體化的操作觀察和定位樣品, 簡單方便, 使用上可以大幅節省時間· 標本可保持乾燥：樣品室內液氮氣化速度可調節，保證樣品和樣品室環境的乾燥，避免樣品污染









 




電顯樣品製備, 使用冷凍固定技術, 該如何做出最適配的選擇 ？

冷凍固定技術決定了電顯最終成像的 真實性 和 解析度 !

在電子顯微鏡研究中，樣品冷凍固定技術是決定成像品質的關鍵環節。如何在瞬間“凍結定格”生物樣品的原始狀態，避免冰晶損傷和化學假像？LEICA 提供兩大核心技術, 各展所長， 如下 :

1. 冷凍固定技術 1: 高壓冷凍技術（HPF）：厚樣品的黃金標準
2. 冷凍固定技術 2 : 投入冷凍技術（Plunge Freezing）：薄樣品的效率之選
 

	冷凍固定技術 1	冷凍固定技術 2
儀器	LEICA EM ICE	LEICA GP2 LEICA AFS 2
技術	高壓冷凍技術（HPF）	投入冷凍技術（Plunge Freezing）
特點	厚樣品的黃金標準	薄樣品的效率之選
原理	利用2100 bar高壓降低水的冰點，配合液氮噴射實現12,000°C/s 以上的極速降溫，使樣品中的水形成非晶態冰而非破壞性冰晶。	將樣品載網直接投入 -196°C 液態乙烷/丙烷，實現超高速冷凍
優點	可處理200μm厚度的樣品（如動植物組織、細胞團） 保存細胞器膜結構完整，最接近生理狀態 毫秒級捕捉動態過程（需配合光/電刺激模組）	操作簡便快速 成本低，無需複雜設備 完美保存表面納米結構
局限	設備複雜度高，需專用儀器 液氮消耗量大（Leica EM ICE約30升/天，比同類型產品型號節省70%以上的液氮）	僅能處理＜10 μm超薄層樣品 厚樣品內部易形成冰晶
適用樣品	動物組織、植物組織、三維細胞培養物、細菌、病毒, 組織切片、多細胞團等等	病毒顆粒、蛋白質溶液、脂質體、單層細胞
適用樣品厚度	≤200 μm	≤10μm
技術複雜度	高（需專用設備）	中
成本	高	低
核心優勢	厚樣品無冰晶	超快速表面固定

Leica EM ICE高壓冷凍儀

整合光/電刺激模組/活細胞和冷凍光電關聯/冷凍斷裂蝕刻，5 種波長 LED 實現毫秒級動態捕捉，支援連續處理9個樣品，日耗液氮僅 30 升，是神經突觸傳遞等細胞和組織研究的利器。



高壓冷凍能夠捕捉精細結構和細胞動力學的錯綜變化。

結合光刺激或電刺激的高壓冷凍技術是您獲得新發現的平臺。

同步到毫秒的凍結和刺激能夠凍結您最感興趣的那一刻,  以納米尺度和毫秒時間精度凍結和解析高動態過程
在高壓下冷凍固定您的含水樣品，並發現世界的秘密 .



為了解決神經生物學中有爭議的問題，採用新技術來視覺化細胞活動非常必要。

採用電刺激的 Leica EM ICE 可在定格時提供毫秒級的精確度和完整的放電協調，從而可為神經生物學提供最可靠的攝取和成像動作電位和膜運送事件工具。



通過5步定格樣品

5-1 組裝電刺激元件
5-2 為您的實驗程式設計
5-3 為中板/PSP 列印充電
5-4 載入樣品
5-5 冷凍



目前冷凍固定是固化細胞成分而不導致顯著結構變化的僅有途徑。






同步光刺激和高壓冷凍讓您能夠以納米級的解析度和毫秒級的精度來查看高動態過程或光敏樣本的結構變化。這將為生命科學和工業領域的研究人員帶來新的可能性。

將光刺激施加在任何光敏化合物上，例如洗劑、化妝品或食品以及光活化的樣本（如蛋白質或各種生物樣本）
推動我們對高動態過程（如突觸神經傳遞）的理解​.




LEICA EM ICE - 為您的樣本提供最佳保護。

• 因為它是一款能夠在工作場所隨時升級到電刺激模式的高壓冷凍儀
• 因為它是能夠以毫秒尺度凍結動態現象的工具
• 因為它是完全集成了光刺激的高壓冷凍儀
• 因為它的功能為生命科學和工業領域的研究人員帶來新的可能性
• 因為它是一款允許冷凍 9 個後續樣本的高壓冷凍儀
• 因為它是一款能夠為您提供舒適操作的高壓冷凍儀 選擇徠卡 EM ICE；因為它是您在您的領域找到顛覆性發現的平臺。新工具，新視角。

藍光、紫外光、綠光、紅光 和 琥珀光：
您可以使用不同波長的 5 種 LED 模組來激發您的樣本。

光刺激的完全整合造就了光脈衝之間的精確關係（即從刺激到凍結時間）
只需一次點擊即可將 LED 模組連接到儀器。每個模組都具有不同的波長，並自動由軟體識別，記錄在日誌檔中可用的光模組和波長 :

藍   光：  450Lambda
紫外光：  380 Lambda
綠   光：  523 Lambda
紅   光：  660 Lambda
琥珀光：  597 Lambda




您只需一步操作即可在徠卡 EM ICE 中載入樣本。當您關上裝載台的蓋子時，就會觸發良好對齊的卡盒組件和冷凍過程, 不需要額外的操作：加樣和冷凍過程完全自動化在實際凍結前一秒鐘您都可以觀察和處理樣本​.


使用 LEICA EM ICE 您可以快速、高效地工作。
從冷凍迴圈中恢復只需要一分鐘 - 無需等待
樣本儲存液態氮桶杜瓦瓶 (dewar flask) 以 LN 自動重新填充 無需維護
使用 3 個可容納多達 3 個不同樣本的位置
執行多達 9 次連續冷凍
選擇每個位置的樣本數量，可程式設計旋轉並區分樣本和條件
液態氮桶杜瓦瓶 (dewar flask) 自動排幹無需操作

LEICA 電子顯微鏡樣品製備系統不僅符合較高的技術和人體工學的需求，而且其設計對環境影響小。
每天的 LN消耗量（包括設備冷卻）僅為 30 升，這比以前的機型大約少了 65%
冷卻過程中 LN 的消耗量比之前的機型減少了大約 70%
壓力和冷卻同步不需要使用酒精或其它液體
徠卡 EM ICE 採用可持續包裝：多次使用包裝箱，內含在工廠中運輸以及送貨給客戶的過程中使用的斜坡道。該包裝於 2014 年 11 月被授予“智慧包裝”奧地利國家獎。我們採取負責任的行動，並在 2015 年獲得了 DIN EN ISO 14001 環境管理認證。






Leica EM GP2投入冷凍儀

自動吸除多餘液體，溫濕度可控環境箱（4-60°C，濕度99%），實現薄液層樣品的一鍵式玻璃化冷凍，操作效率提升50%。

獨特的單面濾紙吸附設計，可有效保護樣品不被擠壓，尤其是外泌體、單層細胞等易被擠壓形變的樣品。





Leica EM AFS2冷凍替代儀

專為HPF樣品設計，程式化溫控替代流程（如-90°C維持72小時，連續可控梯度升溫），搭配自動試劑處理系統，消除冰晶重結晶風險。




EM AFS2自動冷凍替代儀

Leica EM AFS2
主要用於冷凍替代和梯度變溫技術，同時也可以用於樹脂的低溫包埋和聚合過程。

Leica EM FSP（冷凍替代驅動器)
是為Leica EM AFS2特別設計的自動化試劑處理系統，可為冷凍替代和梯度變溫過程自動稀釋和更換試劑。樣品室內部和體視顯微鏡下都裝有LED照明燈，觀察和定位樣品簡單方便。

▸    節省時間
自動吸取100%濃度試劑,加以稀釋，節省使用者準備試劑和設置儀器的時間

▸    一體化操作
使用FSP內置的LED紫外燈管可對樣品進行快速紫外光聚合，使用者只需設置好儀器，直到運行結束，無需用戶干預，稀釋、更換試劑以及紫外聚合將由儀器自動完成。

▸    標本保持乾燥
樣品室內液氮氣化速度可調節，保證樣品和樣品室環境的乾燥，避免樣品污染。