工业显微镜解决方案|血液透析导管微孔形貌的精密探索

透析技术概览

透析这一现代医学技术，是仿照肾脏工作原理的一种机械过程，模拟肾脏功能，目的在于帮助患者祛除血液中的有害物质。而血液透析导管，作为这一过程中的关键“桥梁”，它的工作就是在导管插入到中心静脉系统后，连接血液透析管路和透析机。通过导管，透析患者含有代谢废物的血液从导管动脉端被吸入，经过循环管路和透析机，透析弥散、对流及吸附等物理机理，减少体内过多的水分和毒素，使患者电解质和酸碱平衡得以调节。最终，净化后的血液在导管静脉端被泵回患者的中心静脉。

▲ 图1 血液透析用导管

血液透析导管管体（图1）的常用材料是聚氨酯（PU），硅胶，聚砜等高分子材料。这类材料虽功能强大，但在导电性上却略显不足。使用传统扫描电镜时，采用常用参数（常规电压，束流）对其表征时的荷电现象十分明显，影响成像质量。同时，由于这类高分子材料主要由C、H、O等元素构成，耐热性有限。电子束的轰击产生的局部高热可能导致其发生形变，如熔融、皱缩、塌陷、延展等。为了获得真实且清晰的形貌表征，我们通常需要通过对样品表面镀膜或调整拍摄参数以优化拍摄条件。

蔡司场发射电镜：洞悉微观世界

蔡司场发射电镜，专为高分辨率成像而设计。蔡司Gemini系列电镜，凭借其电子束推进器技术，即便在低电压下也能展现出良好的分辨率。蔡司Gemini系列电镜的电子枪和探测系统均得到了优化，可实现低电压条件下的高分辨成像，不仅增强了对比度，还显著减少了样品损伤。在扫描电镜中，因为传递到样品上的能量较少，低加速电压的入射电子束的应用有效降低了对样品的穿透力，用于对电子束敏感样品的成像，能够使敏感样品表面的细微结构得以高清呈现，且无伪影干扰。

▲ 图2 Gemini 1 型电子光学镜筒横截面示意图包括电子束推进器、Inlens 探测器和Gemini 物镜

案例深度解析

导管构造与透析效率

探究目标：

导管管体内壁及外壁结构（包括孔隙形状，尺寸和排布等）对透析效果有重要的影响，且结构尺寸细微，观测时需要高倍放大观察，所以需要通过场发射电镜来重点探究：1. 管体内外壁结构并对孔隙的尺寸做出测量；2.导管的截面形态，特别是孔隙在管壁内外侧的分布与变化趋势。

样品制备：

针对样品不导电，不耐电子束辐照且样品整体呈圆弧弧形特性，样品制备时截取小段样品，采用液体碳导电胶稳固固定，并构建导电通路，确保观察区域无干扰。

▲ 图3 导管样品内刨面（左）和外壁（右）光学显微镜图片

拍摄技术：

选择合适的工作距离、电压、束流和探测器配置。由于导管孔隙尺寸较小，为了在保护样品原始形貌的同时捕捉更多的样品细节，场发射扫描电镜一般需要降低加速电压和小束流（小光阑）进行拍摄，以减轻荷电现象。选择合适的降噪方式可以有效的减少荷电对照片的影响。在使用低电压拍图时，若在高倍下仍能看到图像一直在漂移，可以采用“Drift Comp.Frame Avg.”漂移校正功能，在校正图像漂移的同时提高图像分辨率。

图4是样品在进行适当制样处理后并且选用合适的拍照条件后拍摄的导管电镜图片，展现了其微观世界的精细之美。

▲ 图4 导管电镜图片 a.导管截面整体图；b.和c.导管截面放大，可以看到孔隙尺寸从内到外逐渐变大；d.和e.导管内壁电镜图片；f.和g.导管外壁电镜

蔡司场发射扫描电镜以其优异的低电压成像性能，对此类荷电明显且电子束敏感样品的拍摄时采用低电压或超低电压成像，抑制样品放电和降低损伤。通过优化拍摄条件与降噪方式，实现样品高分辨率图像的清晰获取。

▲ 扫描二维码 了解更多信息