Sejak penemuan, mikroskop atom (AFM) telah digunakan untuk gambar berbagai sampel yang berbeda. Ketika AFM telah dimodifikasi sedemikian rupa sehingga dapat sampel gambar dalam buffer itu menjadi mungkin untuk menjawab pertanyaan biologi dalam kondisi fisiologis dengan teknik ini. Detail dalam gambar atom kekuatan tak tertandingi oleh teknik mikroskopi lainnya yang dapat digunakan untuk sampel gambar dalam cairan, karena sinyal untuk rasio kebisingan dari instrumen. Selain itu, sampel dikeringkan untuk melestarikan struktur tidak perlu diperlakukan lebih lanjut untuk menghasilkan kontras. NanoWizard BioAFM Para NanoWizard ® BioAFM dari JPK Instrumen memiliki sejumlah fitur yang meningkatkan kapasitas teknologi ini untuk pencitraan resolusi tertinggi dari sampel biologis. Yaitu, JPK NanoWizard ® adalah linearized dalam tiga dimensi. Artinya, ada umpan balik loop tertutup yang memastikan posisi yang tepat di sumbu x dan y serta dalam sumbu z. Selain itu, NanoWizard ® lanjut memperluas penerapan pencitraan mikroskop kekuatan atom (AFM) dengan memungkinkan pencitraan AFM simultan dengan tambahan teknik mikroskopis optik. Kedua fitur tersebut dapat menghemat waktu pengguna dan sumber daya ketika berjuang untuk bahwa gambar, resolusi tinggi yang sempurna. Atom Kisi Mica Teknik yang unggul dan stabilitas yang diperlukan untuk akuisisi gambar resolusi tinggi. Untuk menunjukkan stabilitas JPK NanoWizard ® bahkan saat dipasang pada mikroskop cahaya terbalik, mika baru membelah dicitrakan dalam mode kontak di udara. Kisi atom dari mika jelas dapat dilihat (Gambar 1.)  Gambar 1. Mica dicitrakan dalam mode kontak. Memindai ukuran, 40 x 60 Å Hexagonally Dikemas Lapisan Menengah Intermediate hexagonally dikemas (HPI) lapisan, radiodurans archaebacteria Deinococcus, telah secara ekstensif dipelajari dengan menggunakan mikroskop kekuatan atom.  Gambar 2. (A) HPI patch pada lapisan mika, dicitrakan dalam modus kontak lingkaran tertutup, dalam cairan. (B) gambar resolusi tinggi dari pori-pori subunit HPI. Lingkaran merah - contoh dari pori-pori tertutup, lingkaran biru - contoh dari pori terbuka. Cacat dalam kisi juga jelas, misalnya subunit hilang dalam pori ditandai dengan panah putih. Gambar (B) baik yang disediakan oleh Dr Patrick Frederix, Universitas dari Basel . Lapisan HPI D. radiodurans membentuk lapisan permukaan, diduga bertindak sebagai semacam saringan molekuler untuk mengatur transportasi nutrisi dan metabolit dalam dan keluar dari sel. Data telah dihasilkan pada struktur dan fungsi lapisan HPI menggunakan berbagai teknik yang berbeda, dari biokimia untuk mikroskop elektron. Namun, AFM pencitraan dari sampel ini dapat dilakukan dalam cairan, dengan resolusi tinggi, untuk mengikuti perubahan dinamis dalam struktur protein. Lapisan HPI diekstrak dari sel utuh dengan deterjen dan kemudian teradsorpsi ke permukaan mika dibelah baru. Kemasan yang stabil dari unsur-unsur protein individu memfasilitasi akuisisi gambar resolusi tinggi. Lapisan HPI membentuk patch pada permukaan mika, dan gambaran gambar dari patch ini sudah mengungkapkan struktur kisi-reguler dari lapisan HPI (Gambar 2, A). Setelah akuisisi gambar gambaran dari sebuah patch membran HPI, sebuah wilayah yang cocok dapat dipilih untuk pencitraan pada resolusi yang lebih tinggi (Gambar 2, B). Sebagai posisi xy dari JPK NanoWizard ® dikendalikan oleh sistem umpan balik loop tertutup instrumen akan "memperbesar" ke wilayah yang dipilih dengan akurasi yang tinggi. Hal ini memungkinkan pengguna untuk mengambil scan lebih sedikit, mengurangi kemungkinan kontaminasi ujung atau merusak membran patch. Kompleks pori nuklir Sel eukariotik ini diatur dalam kompartemen disebut organel. Transportasi terkendali di membran yang mengelilingi setiap organel memungkinkan sel untuk kotakkan molekul tertentu, sebuah proses yang mendasari fungsi selular. Dalam membran nuklir, kompleks pori nuklir (NPC) bertanggung jawab untuk pengangkutan berbagai molekul masuk dan keluar dari nukleus.  Gambar 3. Gambar LPS sampel NPC. Penggunaan LPS jelas menyoroti puing-puing. Berbeda dengan lapisan HPI D. radiodurans, persiapan NPC tidak hanya mengandung NPC diringkas menjadi suatu kisi. Sampel yang dibuat dari inti keseluruhan, dalam hal ini dari Xenopus laevis, dan dapat cukup heterogen. Sebagai ilmu kehidupan versi JPK NanoWizard ® terintegrasi ke dalam mikroskop, terbalik cahaya, mikroskop transmisi dapat digunakan untuk memindai sampel untuk wilayah yang tidak mengandung sejumlah besar puing-puing, sebelum pemindaian. Sedemikian rupa pengguna dapat, sekali lagi, mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk menemukan daerah yang cocok untuk pemindaian, dan mengurangi kemungkinan kontaminasi ujung.  Gambar 4. Hubungi gambar modus NPC pada coverslip kaca. Sebuah gambar ikhtisar menunjukkan campuran NPC dan bahan mencemari. JPK NanoWizard ® kemudian dapat secara akurat memperbesar daerah kepentingan yang lebih tinggi-detail scan. Sampel NPC, di coverslip kaca, yang dicitrakan menggunakan diferensial kontras gangguan (DIC) mikroskop, jelas menyoroti puing-puing yang tidak mungkin untuk memvisualisasikan menggunakan mikroskop medan terang (Gambar 3). Ujung kemudian diposisikan di area dengan puing-puing minimal dan scan overview diperoleh (Gambar 4). Sekali lagi, umpan balik dikendalikan capacitively kemudian memungkinkan pemilihan yang tepat dari suatu daerah untuk scan resolusi yang lebih tinggi. DNA Pencitraan Sebagian besar data yang dihasilkan pada struktur dan fungsi DNA telah datang dari bidang biologi molekuler. Namun, dengan sinyal untuk rasio kebisingan AFM ini molekul biologis fundamental penting dapat dipelajari pada resolusi tinggi dalam cairan dan di udara, untuk menjelaskan struktur fisik dan interaksi DNA dengan DNA-mengikat molekul. Dalam kondisi yang tepat, DNA dapat teradsorpsi ke mika baru dibelah dan dicitrakan dalam buffer. Gambar 5 menunjukkan DNA fag lambda (ac modus dalam cairan).  Gambar 5. Topographs DNA fag Lambda, dicitrakan dalam mode kontak intermiten dalam cairan. Warna skala 0-2 nm untuk kedua A dan B. Interaksi berbagai protein dengan DNA adalah fundamental dalam proses replikasi dan transkripsi. Salah satu contoh adalah hubungan DNA dengan histon untuk membentuk nukleosom. Ini kondensasi DNA sekitar inti nukleosom (consisiting dari octamer histon) memainkan peran dalam regulasi replikasi DNA, dan transkripsi, karena DNA terkondensasi tidak dapat diakses untuk lain DNA-binding protein.  Gambar 6. AC modus topograph DNA-nukleosom kompleks. Protein dapat dibedakan dengan jelas terikat sepanjang panjang pGEM linearised plasmid. Gambar milik Dr Clemens Franz, Universitas Teknik Dresden. Dalam kasus ini,, linierisasi 3 kb pGEM Plasmid diinkubasi dengan nukleosom dalam rasio 1 mol DNA untuk 20 mol octamers histon. Para pGEM plasmid memiliki 20 situs mengikat putatif nukleosom, bagaimanapun, dapat dilihat bahwa di bawah kondisi inkubasi, nukleosom tidak mengikat pada semua 20 situs mengikat (Gambar 6). Kesimpulan Sinyal untuk rasio kebisingan, kurangnya kebutuhan untuk pewarnaan atau pretreating dan kemampuan untuk berfungsi dalam cairan membuat pencitraan AFM metode yang sangat kuat untuk menggambarkan, pada resolusi tinggi, struktur sampel biologis. Desain dari JPK NanoWizard ® dapat memfasilitasi studi seperti resolusi tinggi. Misalnya, posisi yang akurat dalam x dan y (karena tertutup loop umpan balik) mengurangi jumlah scan yang diperlukan untuk "fokus" pada resolusi tinggi pada daerah yang menarik. Hal ini mengurangi kemungkinan merusak sampel halus dan mencemari ujung. Untuk sampel disiapkan pada kaca, seperti kompleks pori nuklir yang dijelaskan di atas, puing-puing mencemari dapat dengan mudah dihindari dengan mencari daerah yang cocok menggunakan mikroskop transmisi cahaya, sekali lagi menghemat waktu pengguna. Manfaat dari menggunakan AFM untuk studi pencitraan seperti terletak pada kemampuan AFM untuk sampel gambar dalam cairan, dalam kondisi fisiologis. JPK Instrumen memproduksi Biocell ™ yang dapat memungkinkan pengguna untuk mengubah kondisi selama pemindaian (Gambar 7), seperti suhu dikontrol perubahan atau di samping situ molekul yang relevan, lebih meningkatkan penerapan dari JPK NanoWizard ® untuk pencitraan resolusi tertinggi dari sampel biologis.  Gambar 7. JPK Biocell ™. Para ™ Biocell dirancang untuk memungkinkan kondisi pencitraan yang optimal untuk kedua AFM dan metode optik sementara memungkinkan kontrol suhu yang cepat dan tepat 2-60 ° C Para JPK NanoWizard ®, diintegrasikan ke dalam mikroskop cahaya terbalik, juga dioptimalkan untuk pencitraan sampel biologis lainnya, dari dua lapis lipid dan biopolimer seperti kolagen pada sel-sel secara keseluruhan. AFM pencitraan sampel tersebut dapat dilengkapi dengan tambahan teknik mikroskop cahaya, seperti laser scanning confocal, epifluorescence TIRF atau fret. Para JPK NanoWizard ® juga telah digunakan untuk mengukur kekuatan mengikat, dari protein individu untuk interaksi cellcell. Dengan demikian, JPK NanoWizard ® BioAFM sangat cocok untuk melakukan pengukuran kekuatan pencitraan dan sampel biologis dari protein individu untuk sel utuh, di bawah dikontrol, kondisi fisiologis. Ucapan Terima Kasih Banyak terima kasih kepada semua orang yang berkontribusi sampel dan gambar. Citra resolusi tinggi dari HPI diberikan oleh Dr Patrick Frederix dari kelompok Prof Engel, Universitas dari Basel . Sampel NPC adalah hadiah dari Barbara Windoffer semacam kelompok Prof Dr Oberleithner, Universitätsklinikum Münster. Sampel DNA-histon disusun oleh Dr Dennis Merkel (kelompok Prof Schwille) dan dicitrakan oleh Dr Clemens Franz (kelompok Prof Müller) keduanya dari University Dresden Teknologi. |