生物样品通常需要在含水条件才能保持结构稳定，而电镜则要求样品高真空条件下成像而且样品不能太厚（不超过电子平均自由程，通常为200~500 nm），因此生物电镜制样需要解决样品稳定性及厚度、水分子、高真空等问题。传统生物电镜制样通常采用化学固定技术，化学交联固定含水样品，然后脱水、树脂包埋聚合、超薄切片、重金属染色制作出干燥的电镜样品； 对于免疫标记则对化学固定后的生物样品，经2.3 M蔗糖（防冻剂）包埋后，缓慢冷冻成固态，然后低温切片，水化免疫标记、最后重金属负染干燥制作出电镜样品。然而，传统制样技术不可避免地会造成生物样品高分辨率结构信息损失和变形。上世纪70~80年代以后，科学家们探索出了高保真的物理固定技术，即快速冷冻制样技术将水分子迅速固定为玻璃态固体来解决高分辨率生物分子结构在真空中的稳定性问题，如投入式冷冻技术^[1]（plunge freezing， Dubochet博士因发明该技术获得2017年诺贝尔化学奖）、镜面冷冻、丙烷喷射冷冻、高冷冻技术^[2,3]（high pressure freezing， Moore，1987）等，这些冷冻制样技术的普及促进了生物冷冻电镜的飞速发展。生物样品冷冻固定之后，与后期冷冻制样技术衔接以满足电镜观察要求，如冷冻替代固定技术、冷冻超薄切片技术、冷冻蚀刻技术、冷冻聚焦离子束减薄技术（Cryo-FIB技术）等。

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