電子顯微鏡技術在生命科學中的應用已有60多年的歷史，給生命科學中的形態結構研究帶來了壹場革命。突觸的發現就是壹個典型的例子，它結束了從19世紀末到20世紀50年代長達壹個世紀的關於神經元之間是否存在直接聯系的爭論。
生命科學的常規電鏡技術需要用甲醛、戊二醛等化學試劑對樣品進行化學固定，但化學固定有以下三個缺點:
1，固定過程至少需要幾分鐘，但體內很多生理過程都很短暫，只持續幾秒甚至幾毫秒，比如神經元突觸小泡中神經遞質的釋放。這些生理過程的形態變化和特征是傳統的化學固定方法無法捕捉的，而植物細胞有細胞壁，線蟲等昆蟲體表有幾丁質，化學固定劑難以滲透，嚴重影響固定效果；
2.包埋前需要用酒精等有機溶劑對樣品進行脫水處理，這會使細胞和組織發生收縮，改變其形態和大小；
3.化學固定劑，尤其是戊二醛，會引起蛋白質變性，改變蛋白質抗原的特性，降低甚至喪失其與相應抗體的結合能力，導致電鏡免疫組化染色失敗。
冷凍電子顯微鏡簡介:
Cryo-SEM用於掃描電子顯微鏡，可以直接觀察液體、半液體以及對電子束敏感的樣品，如生物、高分子材料等。
樣品經超低溫冷凍、破碎、鍍膜(噴金/噴碳)制備後，通過冷凍透射系統放入電子顯微鏡的冷臺(溫度可達-185℃)進行觀察。其中，速凍技術可以使水在低溫下呈玻璃狀，減少冰晶的產生，從而不影響樣品本身的結構，冷凍傳輸系統保證了樣品在低溫下可以被電子顯微鏡觀察到。
利用冷凍電鏡技術和自主研發的冷凍光電相關顯微成像技術，準確區分了中樞神經系統中最重要的兩種突觸——興奮性和抑制性突觸，並對其結構特征進行了定量分析。將大鼠海馬神經元培養在冷凍電鏡的異形載體網上，快速冷凍並直接成像，獲得了壹系列接近生理狀態的完整突觸三維結構。