Жидкосиловая микроскопия

Жидкостная силовая микроскопия ( FluidFM ) - это тип сканирующей зондовой микроскопии , которая обычно используется в стандартном инвертированном оптическом микроскопе .

Уникальной особенностью FluidFM является то, что он вводит микроскопические каналы в зонды АСМ . Эти каналы могут иметь апертуру менее 300 нм или в 500 раз тоньше человеческого волоса . Эти нанометрические характеристики позволяют обрабатывать объемы жидкости в фемтолитровом (fL) масштабе, а также манипулировать субмикронными объектами с управляемым усилием. Через наножидкостные каналы вещества можно, например, вводить в отдельные клетки или клетки можно изолировать от конфлюэнтного слоя.

Технология [ править ]

В качестве зондов FluidFM используются специальные микропипетки и нанопипетки с отверстиями от 300 нм до 8 мкм. Больший диаметр полезен для экспериментов по адгезии отдельных клеток, тогда как меньший диаметр предоставляет хорошие возможности для нанолитографии и обработки субмикронных объектов. По сравнению с традиционными стеклянными микропипетками зонды FluidFM гораздо более бережны для мягких образцов, таких как клетки. Им можно управлять с точностью pN и нм, а также обрабатывать объемы более точно и согласованно благодаря процессу изготовления на основе пластин. FluidFM имеет уникальные преимущества для приложений с одной ячейкой и не только.

Для управления объемами в диапазоне fL FluidFM полагается на контроль давления. В зависимости от области применения используется либо избыточное давление, либо вакуум. Типичное рабочее давление находится в диапазоне нескольких гПа .

Технология FluidFM обычно используется поверх инвертированного микроскопа. В дополнение к стандартным экспериментам АСМ , FluidFM предоставляет возможность выполнять бесчисленное множество других приложений, таких как инъекция отдельных клеток и адгезия, а также нанолитография и споттинг.

Приложения [ править ]

Инъекции единичных клеток - важный инструмент для наук о жизни, биологии и медицины. Для проведения экспериментов по инъекции отдельной клетки зонд протыкает клетку, и может быть введено вещество. С FluidFM вероятность успеха составляет почти 100%, в отличие от других методов, потому что зонды маленькие, острые и чувствительны к усилию. ^{[1] [2]}

Отдельную клетку можно выделить либо из прилипшей, даже конфлюэнтной клеточной культуры, либо из клеточной суспензии. Затем выделенная клетка может быть проанализирована общепринятыми одноклеточными методами или может быть использована для выращивания новой колонии. FluidFM использовался для выделения клеток млекопитающих , дрожжей и бактерий . ^{[3] [4] [5]}

Измеряя адгезию отдельных клеток, можно получить важную информацию по различным темам биологии и материаловедения. С FluidFM можно увеличить скорость проведения этих экспериментов и даже оценить адгезию разросшихся клеток. Исследуемая ячейка обратимо прикрепляется к зонду за счет создания разрежения. Поднимая зонд, можно измерить силу адгезии с разрешением pN. ^{[6] [7] [8]}

Метод проведения эксперимента по адгезии отдельных бактерий такой же, как и для отдельных клеток. Он предоставляет информацию о том, как бактериальные клетки взаимодействуют со своей поверхностью и друг с другом. ^[9]

Коллоидные эксперименты дают возможность измерить силы взаимодействия между коллоидными частицами и поверхностями, а также локальную эластичность сложных субстратов. Скорость, с которой могут быть выполнены эти эксперименты, довольно низкая, потому что обычно коллоиды должны быть предварительно наклеены на зонд AFM. Напротив, коллоидные зонды могут быть обратимо прикреплены к зонду FluidFM за счет пониженного давления. Следовательно, один зонд можно использовать для множества экспериментов и множества коллоидов. ^{[8] [10]}

Нанолитография - это процесс травления, письма или печати структур в диапазоне нанометров. Небольшое количество жидкости можно дозировать через наконечник зонда. С FluidFM дозируемые объемы от менее фл. До многих мкл. FluidFM работает как в воздухе, так и в жидкости. ^{[11] [12]}

Пятна - это процесс печати пятен и массивов высокой плотности в диапазоне от нанометра до одного микрометра. Можно напечатать практически любую жидкость. Печатные частицы могут быть, например, олигонуклеотидами, белками, ДНК, вирионами или бактериальными клонами. Пятна образуются, когда нанопипетка соприкасается с поверхностью, и вещество выходит из зонда с помощью короткого импульса давления. ^{[12] [13]}

Ссылки [ править ]