掃描電鏡的發展及其在醫藥領域的應用

摘 要：隨著科學研究的不斷深入，掃描電子顯微鏡的應用日益廣泛。為了充分發揮其潛在的利用價值，本文從掃描電鏡的發展著手，結合電鏡原理，綜合闡述了其在醫藥領域的應用。

關鍵詞：掃描電鏡；發展；醫藥領域；應用

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

掃描電鏡技術的出現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，景深好等優點，對不平坦的微觀表面也能進行細微、清晰的觀察。它已經是現階段材料研究中不可缺少的設備。

掃描電鏡的強大功能注定對推動各領域科技的前進起到積極影響，除了對傳統工業領域的影響之外，對醫藥事業的作用同樣不容忽略。從生藥的質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展史和工作原理以及其在醫藥領域的主要應用。

1 掃描電鏡的發展

掃描電鏡的發展經歷了以下階段：1935年到1942年是理念提出和研制成功階段。1942年-1965年是掃描電鏡實用化和商品化研發階段。1965年以后是掃描電鏡精細化發展階段，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。1968年場發射掃描電鏡的研發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為場致發射電子槍，降低了電子發射過程中電子能量的損耗。中國發明出自己的掃描電鏡是在二十世紀七十年。

近幾十年掃描電鏡的發展主要是復合多種其他技術，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用性，在觀察試樣微觀組織結構的同時還能夠對試樣的微區元素成分進行測定。波譜儀的引入進一步提高了掃描電鏡成分分析能力，隨后又發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射高分辨率的S-4800型掃描電鏡，能夠更加清晰準確的研究納米材料。

2 掃描電鏡工作原理

電鏡技術是幾種技術的有機結合。是結合真空技術、計算機控制技術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射電子，再經二級聚光鏡和物鏡的進一步縮小成細微電子束，經過掃描線圈驅動對試樣表面進行掃描，當電子束和試樣表面進行相互作用產生二次電子、X射線等信息，經過探測器的收集后轉化為視頻信號，經過顯像管調制后呈現出我們需要的試樣表面微觀圖像。

3 掃描電鏡技術在醫藥上的應用

3.1 掃描電鏡在生藥鑒別和質量控制方面的應用

生藥鑒別和質量監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構結構，利用X線片微區分析法對其化學成分進行了分析，得出了小孢子的外觀和表面紋飾可以作為物種的區分標準的結論，同時發現四種卷柏的化學成分也有顯著的差異。

關于掃描電鏡在動物類生藥質量控制中的應用也很廣泛，主要是根據動物的微觀組織形態和動物的皮毛進行生藥鑒別和質量鑒別。例如利用掃描電鏡觀察發現不同種類鹿茸茸毛顏色、髓質形態、毛長等存在顯著差異，可以作為區分不同品種鹿茸的重要依據。

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部微觀結構有顯著差異。利用掃描電鏡雄黃礦石的化學組成與組織結構關系密切，塊狀礦石質純化學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成分對用藥安全至關重要。

3.2 掃描電鏡技術對納米藥物研發的貢獻

掃描電鏡技術對藥物的研發的貢獻同樣不容忽略，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，在強酸環境下利用掃描電鏡發現胰島素和聚氰基丙烯酸酯之間靜電吸引作用十分強烈，可以將胰島素牢牢吸附于表面。通過試驗發現這種結合可以有效規避胃蛋白酶、胰蛋白酶對胰島素的分解作用，為口服胰島素的研發提供了可能。

Zhou 等[2]借助掃描電鏡等儀器制備出了對癌細胞具有定向作用的雙功能納米顆粒（熒光效應、磁場效應） 對癌細胞具有靶向性，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）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展。納米微粒的高活性，多反應點，超強的吸附能力無疑都是藥物所需要的，借助電鏡技術對納米藥物進行表面處理，到達指定位置后釋放藥效，則可以作為“生物導彈”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，因此電鏡技術在醫藥的研發方面，甚至是前沿醫藥研發方面都是不可或缺的重要科研儀器。

4 結語

電鏡技術對醫藥領域影響深遠，藥物的研發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量檢測，到藥物對疾病的作用機理研究，甚至現階段最先進的納米藥物的研發都離不開電鏡的輔佐，隨著電鏡技術的持續改進，在未來醫藥領域勢必更加重要，為世界醫療領域做出更大的貢獻。

參考文獻：

[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