透析技術(shù)概覽

透析這一現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)，是仿照腎臟工作原理的一種機(jī)械過(guò)程，模擬腎臟功能，目的在于幫助患者祛除血液中的有害物質(zhì)。而血液透析導(dǎo)管，作為這一過(guò)程中的關(guān)鍵“橋梁”，它的工作就是在導(dǎo)管插入到中心靜脈系統(tǒng)后，連接血液透析管路和透析機(jī)。通過(guò)導(dǎo)管，透析患者含有代謝廢物的血液從導(dǎo)管動(dòng)脈端被吸入，經(jīng)過(guò)循環(huán)管路和透析機(jī)，透析彌散、對(duì)流及吸附等物理機(jī)理，減少體內(nèi)過(guò)多的水分和毒素，使患者電解質(zhì)和酸堿平衡得以調(diào)節(jié)。最終，凈化后的血液在導(dǎo)管靜脈端被泵回患者的中心靜脈。

▲ 圖1 血液透析用導(dǎo)管

血液透析導(dǎo)管管體（圖1）的常用材料是聚氨酯（PU），硅膠，聚砜等高分子材料。這類(lèi)材料雖功能強(qiáng)大，但在導(dǎo)電性上卻略顯不足。使用傳統(tǒng)掃描電鏡時(shí)，采用常用參數(shù)（常規(guī)電壓，束流）對(duì)其表征時(shí)的荷電現(xiàn)象十分明顯，影響成像質(zhì)量。同時(shí)，由于這類(lèi)高分子材料主要由C、H、O等元素構(gòu)成，耐熱性有限。電子束的轟擊產(chǎn)生的局部高熱可能導(dǎo)致其發(fā)生形變，如熔融、皺縮、塌陷、延展等。為了獲得真實(shí)且清晰的形貌表征，我們通常需要通過(guò)對(duì)樣品表面鍍膜或調(diào)整拍攝參數(shù)以優(yōu)化拍攝條件。

蔡司場(chǎng)發(fā)射電鏡：洞悉微觀世界

蔡司場(chǎng)發(fā)射電鏡，專(zhuān)為高分辨率成像而設(shè)計(jì)。蔡司Gemini系列電鏡，憑借其電子束推進(jìn)器技術(shù)，即便在低電壓下也能展現(xiàn)出良好的分辨率。蔡司Gemini系列電鏡的電子槍和探測(cè)系統(tǒng)均得到了優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)低電壓條件下的高分辨成像，不僅增強(qiáng)了對(duì)比度，還顯著減少了樣品損傷。在掃描電鏡中，因?yàn)閭鬟f到樣品上的能量較少，低加速電壓的入射電子束的應(yīng)用有效降低了對(duì)樣品的穿透力，用于對(duì)電子束敏感樣品的成像，能夠使敏感樣品表面的細(xì)微結(jié)構(gòu)得以高清呈現(xiàn)，且無(wú)偽影干擾。

▲ 圖2 Gemini 1 型電子光學(xué)鏡筒橫截面示意圖包括電子束推進(jìn)器、Inlens 探測(cè)器和Gemini 物鏡

案例深度解析

導(dǎo)管構(gòu)造與透析效率

探究目標(biāo)：

導(dǎo)管管體內(nèi)壁及外壁結(jié)構(gòu)（包括孔隙形狀，尺寸和排布等）對(duì)透析效果有重要的影響，且結(jié)構(gòu)尺寸細(xì)微，觀測(cè)時(shí)需要高倍放大觀察，所以需要通過(guò)場(chǎng)發(fā)射電鏡來(lái)重點(diǎn)探究：1. 管體內(nèi)外壁結(jié)構(gòu)并對(duì)孔隙的尺寸做出測(cè)量；2.導(dǎo)管的截面形態(tài)，特別是孔隙在管壁內(nèi)外側(cè)的分布與變化趨勢(shì)。

樣品制備：

針對(duì)樣品不導(dǎo)電，不耐電子束輻照且樣品整體呈圓弧弧形特性，樣品制備時(shí)截取小段樣品，采用液體碳導(dǎo)電膠穩(wěn)固固定，并構(gòu)建導(dǎo)電通路，確保觀察區(qū)域無(wú)干擾。

▲ 圖3 導(dǎo)管樣品內(nèi)刨面（左）和外壁（右）光學(xué)顯微鏡圖片

拍攝技術(shù)：

選擇合適的工作距離、電壓、束流和探測(cè)器配置。由于導(dǎo)管孔隙尺寸較小，為了在保護(hù)樣品原始形貌的同時(shí)捕捉更多的樣品細(xì)節(jié)，場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡一般需要降低加速電壓和小束流（小光闌）進(jìn)行拍攝，以減輕荷電現(xiàn)象。選擇合適的降噪方式可以有效的減少荷電對(duì)照片的影響。在使用低電壓拍圖時(shí)，若在高倍下仍能看到圖像一直在漂移，可以采用“Drift Comp.Frame Avg.”漂移校正功能，在校正圖像漂移的同時(shí)提高圖像分辨率。

圖4是樣品在進(jìn)行適當(dāng)制樣處理后并且選用合適的拍照條件后拍攝的導(dǎo)管電鏡圖片，展現(xiàn)了其微觀世界的精細(xì)之美。

▲ 圖4 導(dǎo)管電鏡圖片 a.導(dǎo)管截面整體圖；b.和c.導(dǎo)管截面放大，可以看到孔隙尺寸從內(nèi)到外逐漸變大；d.和e.導(dǎo)管內(nèi)壁電鏡圖片；f.和g.導(dǎo)管外壁電鏡

蔡司場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡以其優(yōu)異的低電壓成像性能，對(duì)此類(lèi)荷電明顯且電子束敏感樣品的拍攝時(shí)采用低電壓或超低電壓成像，抑制樣品放電和降低損傷。通過(guò)優(yōu)化拍攝條件與降噪方式，實(shí)現(xiàn)樣品高分辨率圖像的清晰獲取。

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