Afgelopen vrijdagmiddag, 10-11-2017, waren we met ‘n 25-tal KIVI leden, te gast bij Thermo Fisher Scientific. Na registratie en naar Limburgs gebruik, de koffie en vlaai, volgde de presentatie, door dhr. Raymond Schrijver.

De historie van Thermo Fisher (voorheen FEI) begon als afdeling van Philips, waar de eerste elektronen microscopen werden ontwikkeld. In het begin werden alleen elektronen microscopen verkocht.

Philips elektronen microscoop, bouwjaar rond 1950, vergroting 50.000x

Tegenwoordig is er ’n heel team van hoog opgeleide specialisten in diverse disciplines. Deze specialisten kennen de onderzoekgebieden van de klanten en kennen de mogelijkheden van de microscopen. Door deze wijze van samenwerken, kan de microscoop optimaal geconfigureerd worden, voor het beste resultaat. Op deze wijze heeft men een hoog marktaandeel weten te bereiken voor de high performance microscopen.

Vervolgens werd de werking uitgelegd. Het kan vergeleken worden met ’n diaprojector, waarbij het licht door de dia gaat en vergroot op ’n scherm wordt weergegeven. Bij de microscoop wordt i.p.v. ’n lichtbundel een elektronen bundel gebruikt. De spanning op het elektronen kanon kan, afhankelijk van de uitvoering, tot 300.000Vdc bedragen. Het scherm is vervangen door detectoren en de lenzen zijn vervangen door elektromagneten voor het scherp stellen en richten (vergelijkbaar principe als de oude beeldbuizen). Omdat de golflengte van de elektronen stroom tot zo’n 2000x korter is dan van licht, kunnen zeer kleine structuren ( < 100 pico meter) zichtbaar gemaakt worden. Vergrotingen tot 1.000.000x zijn mogelijk. Met behulp van middeling wordt de signaal/ruis verhouding aanzienlijk verbeterd.

Een voorbeeld op het gebied van Life Science is het griepvirus. M.b.v. 3D microscoop opnamen kan ’n animatie gemaakt worden, waarbij te is te zien is hoe het griep virus door ’n gezonde lichaamscel wordt opgenomen en zich vermenigvuldigd, met griep tot gevolg.

Virus Lichaamcel (onder) en virus

Door het inzichtelijk maken van deze processen, kunnen gericht medicijnen ontwikkeld worden die de structuren (groen gekleurd op het virus) veranderen/bedekken, zodat ze niet meer in de eigen cellen terecht komen.

De animatie is te zien op: https://www.youtube.com/watch?v=NPr-i-IbA7s

In de assemblage hal waren we onder de indruk van de complexiteit en de afmetingen (hoogte 4 m) van de Krios G3i Cryo-TEM. Tevens werd door dhr. Alex Jonkers veel uitleg gegeven over de verschillende componenten waar de microscoop uit wordt opgebouwd. Er worden o.a. speciale legeringen gebruikt om de gewenste magnetische eigenschappen te krijgen. Het elektronenkanon, waarbij de hoogspanningselektronica zich in een drukvat met CFK’s bevindt en een vacuüm pomp (de laatste moleculen worden d.m.v. ionisatie verwijderd). De TEM is verder uitgerust met een autoloader (cryogene sample manipulatie robot). De bouwtijd bedraagt ca. 1 maand, het testen, kalibreren e.d. kan meerdere maanden duren. Om de doorlooptijd te beperken, staan er enkele standaard geconfigureerde microscopen op voorraad.  Deze worden dan verder klant specifiek aangepast.

Uitleg door dhr. Alex Jonkers.

Voor meer afbeeldingen: Google afbeeldingen Krios G3i Cryo-TEM.

Foto: https://www.mpi-dortmund.mpg.de/research/services/electron-microscopy

Dhr. Anthony Burgess liet ons de aanwezige apparatuur in de demo ruimten zien. Het principe van de Cryo elektronen microscopie werd uitgelegd. Hierbij worden, b.v. eiwitten, zeer snel afgekoeld m.b.v. vloeibare stikstof. Dit preparaat wordt vervolgens voorzien van een dun laagje geleidend materiaal (b.v. grafiet) om de elektrische lading af te voeren. Vervolgens gaat het preparaat naar de microscoop. Hierin worden telkens 2D opnamen gemaakt en dunne plakjes ( nanometers ) verwijderd. Uit de vele 2D opnamen wordt ‘n 3D beeld gereconstrueerd. De dunne plakjes kunnen d.m.v. ’n ionen kanon of met ’n diamantmesje verwijderd worden.

 

Voor meer toelichting: https://www.fei.com/life-sciences/single-particle-analysis-workflow/

Verder is het zeer belangrijk dat de microscopen trillingsvrij en in een temperatuur stabiele omgeving staan opgesteld. Ook verzorgt Thermo Fisher de opleiding van de klanten om het uiterste uit de microscopen te kunnen halen. Afhankelijk van de ervaring die de klant heeft, kan dit 1 maand tot ’n jaar bedragen.

Na deze boeiende presentatie en rondleidingen was er onder het genot van ’n hapje en drankje voldoende gelegenheid om met de deskundigen van gedachte te wisselen.

Op de volgende site zijn vele voorbeelden van microscoop opnamen te zien: https://www.fei.com/image-gallery/

Tot slot wil ik namens KIVI afd. Noord- en Midden Limburg, Anthony Burgess, Raymond Schrijver, Alex Jonkers en andere medewerker(ster)s, van harte bedanken voor de interessante middag, waarbij we een kijkje in de nano wereld konden nemen.

Programma

 -  uur Ontvangst en registratie met koffie/thee en vlaai
 -  uur Presentatie over Thermo Fisher Scientific, Materials & Structural Analysis (FEI) en de verschillende
 -  uur Rondleiding en demonstraties van de geavanceerde apparatuur
 -  uur Gelegenheid tot stellen van vragen en napraten
 -  uur Einde excursie