Гидравлическая силовая микроскопия - Fluidic force microscopy
Флюидно-силовая микроскопия ( FluidFM ) - это тип сканирующей зондовой микроскопии , которая обычно используется в стандартном инвертированном световом микроскопе .
Уникальной характеристикой 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 жидкие объемы в фемтолитровом (fL) масштабе, а также манипулировать субмикронными объектами с контролем силы. Через наножидкостные каналы вещества можно, например, вводить в отдельные клетки или клетки можно изолировать от конфлюэнтного слоя.
Технология
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 контроля объемов 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 пятнистость.
Приложения
Инъекции единичных клеток - важный инструмент для наук о жизни, биологии и медицины. Для проведения экспериментов с инъекцией одной клетки зонд протыкает клетку, и может быть введено вещество. При использовании FluidFM вероятность успеха составляет почти 100%, в отличие от других методов, потому что зонды маленькие, острые и чувствительны к усилию.
Отдельную клетку можно выделить либо из прилипшей, даже конфлюэнтной клеточной культуры, либо из клеточной суспензии. Затем выделенная клетка может быть проанализирована с помощью установленных методов для одной клетки или может быть использована для выращивания новой колонии. FluidFM использовался для выделения клеток млекопитающих , дрожжей и бактерий .
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.
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.
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 можно обратимо прикреплять к зонду FluidFM за счет пониженного давления. Таким образом, один зонд можно использовать для множества экспериментов и множества коллоидов.
Нанолитография - это процесс травления, письма или печати структур в диапазоне нанометров. Небольшие количества 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.
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.