電子顯微鏡應用
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作者: 黎南榮
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一、顯微鏡發展史

  自古以來,人類對於微小的世界,就一直存有相當的崇敬與好奇心。最初的顯微鏡為放大鏡,也就是單一的凸透鏡。一般者古學家咸信遠在紀元前三千年的兩河流域已有玻璃透鏡的製造。複式顯微鏡以兩個以上的透鏡組合而成,可能是由荷蘭的Hans, Zacha rias jANSEN父子於1590年代所發明。而第一架實用性的光學顯微鏡則由荷蘭的Antonie Van Leeumenhoek於1673年發明,自此光學顯微鏡已帶領人類遊歷了肉眼無法見到的世界,也是使醫學成為科學與藝術的最重要一種工具。顯微鏡其解析力之公式α=0.61λ/NA,α為解析力,λ為波長,NA為光口角,NA以油鏡最佳直約 1.4,故光學顯微鏡解像力之極限以自然光時為0.25μ,(2500A°)以單色4,000A°之光源時為0.17μ。以光學顯微鏡無法區分小於0.2μ大小之結構。為了提高解析力以縮短光源之波長為最有效之方法,嘴而發明了紫外線顯微鏡及X光顯微鏡。為了發明此兩種顯微鏡投資了極大的財力與技術,但所提昇之效果極為有限,兩者的解析力之極限均為0.1μ。

二、電子顯微鏡發展史

  一般光學顯微鏡受美於光波之波長其解析力之極限約為0.2μ,無法滿足人類永無止境探索欲望,因而才有電子顯微境的產一。電子顯微鏡的理論起源於1920年代de Broglie 氏首先發表之電子波動說,電磁波之特性與光波極為類似,但波長很短,電磁波波長之公式為 λ=12.2/√V,λ為波長A°,V為加速電壓,當加速電壓為 50,000 V 時波長約為 0.535A°。第一架實用電子的微鏡由德國Ruska於1933年發明,而第一架商用電顯則由德國的Siemens公司於1939年生產。電顯的應用,使科學研究的領域提昇至超顯微的世界,可說是20世紀生物界、醫學界、及科學界最重要的一種發明。也使Ruska先生於1986年得到諾貝爾物理獎。電子顯微鏡的成像原理與光學顯微鏡一致。主要差別是以電磁波取代光波,以電磁鏡取代光學透鏡。為了適應電磁波之特性,電八內部須維持高度真空狀態,附近最好沒有干擾性的磁場。過去幾拾年電子顯微鏡已成為病毒學、生物學、超微結構研究的一種必要工具。

三、本省獸醫界電子顯微鏡之應用歷史

  本所為了研究之需要及提昇獸醫界之水準於1980年啟用一台日立H-600之電子顯微鏡,10年來曾支援台大獸醫系、中興大學獸醫系、屏東技術學院獸醫科、養豬科學研究所、台糖畜產研究所、國科會生物組及各地防治所等單位達成其研究之目的。自1982年至1991年共檢驗8,068件樣品,並於1988年3月協助國科會生命科學研究推動中心舉辦農學有關電子顯微鏡研習會與實習。屏東技術學院於1985年、養豬科學研究所於1988年皆因本所電顯使用良好各購一台H-600電顯以應其研究之需要。中興大學獸醫系於1991年購買一台Zeiss 300電顯。本所為了提高水準及海外惡性傳染病防治之需要於1992年再添購一台H-600超高解析力穿透式顯微鏡與一台S-2300掃描式電子顯微鏡,以便充份服務本省獸醫界。

Hitachi : H-600-4穿透式電子顯微鏡               Hitachi : S-2300掃描電子顯微鏡

四、電子顯微鏡之應用與成果

  病材之負染色法因操作簡單,解析力強,目前一般病材均可利用此法鏡檢,直接依其型態檢出病原達到確診之目的。其操作方法是將樣品以低速及高速遠心純化,利用等量之蒸餾水與2%磷鎢酸鉀混合滴於輕Collodion被覆,炭膜蒸鍍之400mesh銅網片上,以濾紙吸乾即可鏡檢,負染色法為目前本所電顯最重要使用項目之,至目前為止發現主要病原依動物區別如下:

牛:流行熱病,丘疹性口炎病,病毒性下痢病,傳染性鼻氣管炎病,乳頭狀瘤病,茨城病,腺病毒及冠狀病毒。

豬:豬瘟病,假性狂太病病,豬痘病毒,巨細胞病毒,腸內病毒,輪狀病毒,傳染性胃腸炎病毒,沙狀病毒,星狀病毒,黴漿菌,豬赤痢弧菌,豬赤痢螺旋體,豬胸膜肺炎放線桿菌,纖毛大腸桿菌。

雞:新城雞瘟病毒,病毒性關節炎病毒,流行性感冒病毒,傳染性支氣管炎病毒,雞傳染性喉頭氣管炎病毒,雞肝炎弧菌,產蛋低下症病毒,雞痘病毒,馬立克病毒,傳染性華氏囊病病毒,腫頭症候群病毒。

其他:犬病毒性腸炎小病毒,犬腺病毒,犬瘟熱病毒,犬傳染性肝炎病毒,鴿痘病毒,鴨病毒性肝炎病毒,鴨流行性感冒病毒,鵝病毒性腸炎小病毒,鴨細小核糖核酸病毒,火雞出血性腸炎病毒,羊關結炎黴漿菌、鼠肝炎病毒。

  茲將本室所拍攝之數種病原電顯照片列出,請各位前輩不吝指正。

      鵝小病毒          鵝病毒腸炎小病毒          犬小病毒

華氏囊病病毒                 雞關節炎病毒        輪狀病毒

茨城病病毒                 豬傳染性胃腸炎病毒        豬傳染性胃腸炎病毒免疫電顯相

豬傳染性胃腸炎病毒                 豬傳染性胃腸炎病毒免疫膠體金電顯相2          雞傳染性支氣管炎病毒

牛冠狀病毒                豬特定傳染病病毒            豬特定傳染病之免疫電子顯微鏡

鳥型流行性感冒病毒                牛副流行性感冒3型病毒            豬假性狂犬病病毒免疫電顯相

豬假性狂犬病病毒免疫膠體金電顯相                牛傳染性鼻氣管炎病毒            牛流行熱病毒

水泡性口炎病毒               鴿痘病毒之M型            禽痘病毒

魚淋巴囊腫病病毒             豬胸膜肺炎嗜血桿菌              大腸桿菌

  雞肝炎弧菌          豬赤痢螺旋體

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