[摘 要]：扫描电子显微镜是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观察手段，可直接利用样品表面材料的物质性能进行围观成像，凭借其较高的放大倍数，很大的景深以及试样制备简单以及科学研究的不断深入，扫描电子显微镜的应用日益广泛。为了充分发挥其潜在的利用价值，本文从扫描电镜的发展着手，结合电镜原理，综合阐述了其在生物医学领域的应用。
[关键词]：扫描电镜；原理；生物医药领域；应用
1.扫描电子显微镜的发展历史
扫描电镜的发展经历了以下阶段：1935 年到 1942 年是理念提出和研制成功阶段。1942 年 -1965 年是扫描电镜实用化和商品化研发阶段。1965 年以后是扫描电镜精细化发展阶段，主要包括提高扫描电镜的分辨率，提高真空度，防干扰等方面的改进。1968 年场发射扫描电镜的研发成功大大提高了扫描电镜的分辨率，从原始的钨灯丝电子枪变为场致发射电子枪，降低了电子发射过程中电子能量的损耗。中国发明出自己的扫描电镜是在二十世纪七十年。随着扫描电镜分辨力的不断提高和样品制备技术的逐步改善,它在医学生物学的研究中发挥 了越来越大作用,具有重要约实用价值。特别是近年来,由于冷冻割断法化学消化法以及树脂铸型法等新技术的创建,使人们在扫描电镜下可以直接观察组织细胞内部超微结构的立体图象,能够显示器官内微血管和其他管道系统在组织内的三维 构筑,为医学生物学亚显微领域的深入探讨,提供了更为良好的条件。
2.扫描电子显微镜的成像原理
扫描电子显微镜具有由三极电子枪发出的电子束经栅极静电聚焦后成为直径为50mm的电光源。在2-30KV的加速电压下，经过2-3个电磁透镜所组成的电子光学系统，电子束会聚成孔径角较小，束斑为5-10 nm的电子束，并在试样表面聚焦。 末级透镜上边装有扫描线圈，在它的作用下，电子束在试样表面扫描。高能电子束与样品物质相互作用产生二次电子，背反射电子，X射线等信号。这些信号分别被不同的接收器接收，经放大后用来调制荧光屏的亮度。由于经过扫描线圈上的电流与显像管相应偏转线圈上的电流同步，因此，试样表面任意点发射的信号与显像管荧光屏上相应的亮点一一对应。也就是说，电子束打到试样上一点时，在荧光屏上就有一亮点与之对应，其亮度与激发后的电子能量成正比。换言之，扫描电镜是采用逐点成像的图像分解法进行的。
3.扫描电镜的特点
扫描电镜有以下特点。(1)扫描电镜的焦点深度大, 图像富有立体感, 扫描电镜比光学显微镜的焦深大几百倍, 比透射电镜的焦深大几十倍, 且不受样品厚度的干扰;(2)分辩率高, 放大范围大, 扫描电镜的放大倍率可从几十倍连续调到二十万倍, 对于一个较小的样品可以观察其全貌, 还可以不同的放大倍率, 对某些局部很方便地进行细微的观察研究;(3)对样品的适应性大, 不同的科学领域都可以使用, 如地质、生物、医学、工业等。 样品的种类很多, 有金属、非金属、植物、动物和成品材料, 以及颗粒、粉末等;(4)对样品的污染小, 损伤轻。由于扫描电镜的电子束流的能量小, 而且是以点的形式在样品表面进行扫描, 因此, 电子束照射所引起的污染与损伤都很小;(5)扫描样品的制作比较简单;(6)能结合元素分析。
4.扫描电镜在生药鉴别和质量控制方面的应用
生药鉴别和质量监控方面扫描电镜是必不可少的分析仪器。常崇艳等利用扫描电镜观察了 4 种卷柏小孢子的微观结构结构，利用 X 线片微区分析法对其化学成分进行了分析，得出了小孢子的外观和表面纹饰可以作为物种的区分标准的结论，同时发现四种卷柏的化学成分也有显著的差异。
关于扫描电镜在动物类生药质量控制中的应用也很广泛，主要是根据动物的微观组织形态和动物的皮毛进行生药鉴别和质量鉴别。例如利用扫描电镜观察发现不同种类鹿茸茸毛颜色、髓质形态、毛长等存在显著差异，可以作为区分不同品种鹿茸的重要依据。
扫描电镜对矿物类生药的鉴别同样意义重大。很多类似的矿物生药其晶体表面和内部微观结构有显著差异。利用扫描电镜雄黄矿石的化学组成与组织结构关系密切，块状矿石质纯化学成分纯净二硫化二砷含量在 90% 以上，角砾状矿石二硫化二砷的含量仅仅在25% ～ 50% 因此分析矿物药杂质成分对用药安全至关重要。
5.扫描电镜技术对纳米药物研发的贡献
扫描电镜技术对药物的研发的贡献同样不容忽略，电镜的高分辨率使研究纳米药物成为可能。
已有学者将胰岛素和聚氰基丙烯酸酯制备成纳米微粒，在强酸环境下利用扫描电镜发现胰岛素和聚氰基丙烯酸酯之间静电吸引作用十分强烈，可以将胰岛素牢牢吸附于表面。通过试验发现这种结合可以有效规避胃蛋白酶、胰蛋白酶对胰岛素的分解作用，为口服胰岛素的研发提供了可能。再者，借助扫描电镜等仪器制备出了对癌细胞具有定向作用的双功能纳米颗粒（荧光效应、磁场效应） 对癌细胞具有靶向性 , 为癌症的治疗提供了新手段。在中国纳米中药的研制也获得了突破性进展。纳米微粒的高活性，多反应点，超强的吸附能力无疑都是药物所需要的，借助电镜技术对纳米药物进行表面处理，到达指定位置后释放药效，则可以作为“生物导弹”定向治疗疾病，减少了药物对身体的毒副作用。采用纳米级脂质体碘油乳剂及聚氰基丙烯酸正丁酯纳米微粒碘油乳剂用于肝癌栓塞化疗 , 既能减少用量，降低了化疗对身体的副作用，还能够起到立竿见影的效果，因此电镜技术在医药的研发方面，甚至是前沿医药研发方面都是不可或缺的重要科研仪器。
6.应用扫描电镜观察器官的血管铸型
应用扫描电镜观察器官的血管铸型, 是探讨研究器官内微血管的立体构筑比较理想的方法, 更为微循环的形态学研究开辟了广阔的途径。 到目前为止, 我们已观察了人体与部分动物的脑组织、耳、眼球、胃、十二指肠乳头与胆管、小肠、大肠、脾、睾丸、卵巢、肺、肝、肾、肾上腺、心脏、上肢及下肢等器官微血管的构筑型式。比如，已有学者应用血管铸型技术在扫描电镜下观察了人类中枢神经系统周围血管构筑形式。并且采用血管分色铸型技术, 清晰的显示了脑血管在脑实质内的走行与分布范围, 对脑部疾病的诊断及外科手术起到一定参考作用。 心血管系的血管铸型标本, 能清晰地显示出心脏的血管分布, 对临床冠心病的诊断与分型、心肌梗塞的定位、心脏搭桥手术等方面有重要的指导意义。另有研究发现，利用扫描电镜观察人体心脏血管铸型, 从形态学的角度发现了左冠状血流在收缩期明显减少的因素。采用改良的血管铸型技术方法可建立脏器血管的三维立体构造模型, 为临床工作提供良好的形态学基础及理论指导。
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