圖為 冷凍電鏡後的細胞

正如諾貝爾獎所得，冷凍電鏡技術“使得生物化學進入一個新時代”，為細胞生物學、醫學、遺傳學等領域都具有廣闊的前景。這一詞語，許多人可能並不知道這其中的原理，這是一種解析生物分子結構的“神器”，例如科學家施一公和顏寧等人，用這種技術取得了很多成果。

圖為冷凍電鏡臺

冷凍電鏡究竟是什麼？為什麼這麼神奇

是數學和計算機相結合，如何把影象組合起來，從而形成一個三維影象，主要的想法是用這些圖片來源的樣品，然而這並不是以一種有序的方式排列在一起的，而是各種分子可以用自由地向各個方向運動，所以主要的想法就是，從這樣完全隨機收取中得到結構。此外我們還必須知道，電子對他的破壞能力很強，所以從經濟學這些方面是不可行，因此，所有使用電子顯微鏡的技術都需要注意，保持低階的輻射損傷，這隻能透過分配輻射負載使用分佈在大量的分子上來實現，因此每個分子對整體資訊的貢獻只有一小部分，所以需要考慮數幾十萬個分子之間的關聯，儘管每一個都只貢獻非常微弱的影象，但最大的挑戰就是找到它們之間的方向，並透過計算來尋找其中的關係。

圖為 冷凍電鏡臺

在研究這專案中解決了什麼困難

研究過程：這些分子是透過“負染色”來製備的，它們被嵌入一種重金屬鹽中並在網格上風乾，但是這其實是一種非常糟糕和不完美的製備方法，但直到後來透過雅克·杜波謝的工作研究，才讓低溫技術進行使用，並且必須保持在它原生環境中的。當人們開始要研究一個新結構的時候，這樣使用染色體的方法會更容易，因為這樣可以立刻看到非常清楚的形狀。

當人們利用染色這種方法，只是對分子做一種粗略的研究。但這種方法現在仍然很流行，儘管這隻適用於研究工作的開始階段。它之所以被稱為負染色是因為當人們看到分子時人們只看到了它背景，其影象是負的，並透過排除汙漬而凸顯出來，所以當這種技術出現時，你必須考慮兩種的融合，其中一種技術並沒有使用低溫，因為當時還沒有這一操作，要透過從別的方面才可以瞭解到，但並不適用於單粒子的想法，他們只把它用於晶體樣品，畢竟當時的人們知道的只有這麼多，認為結構只有在擁有晶體的情況才有意義。

冷凍電鏡研究對未來的研究

在物理方面，我們可以得到更多的分子結構的解析手段，基於計算機方面，我們可以開發新的解析演算法並解決超大規模的需求，面對工程學，我們可以開發並製造新的實驗裝置，如今這些技術的發展日趨成熟，在這種情況下冷凍電鏡技術讓物質世界更清晰！（朱藝）