Ion Konduktansi Mikroskop (PTT) - Sebuah Bab Baru dalam Studi Sel oleh Park Sistem

Topik Covered

Tentang Taman Sistem
Non-Kontak Di-cair Imaging dan Electroscopy Nanoscale
Atomic Force Microscopy (AFM) di Biologi
Ion Konduktansi Mikroskopi
Membran Live Cell Imaging dengan SICM
Target Localized Stimulasi dan Pemantauan Kegiatan Seluler
Baru Bio-Konvergensi Solusi, XE-Bio

Tentang Taman Sistem

Taman Sistem adalah Atomic Force Microscope (AFM) pemimpin teknologi, menyediakan produk yang memenuhi persyaratan dari semua penelitian dan aplikasi industri skala nano. Dengan desain yang unik yang memungkinkan scanner untuk pencitraan Non-Kontak Benar dalam lingkungan cair dan udara, semua sistem yang sepenuhnya kompatibel dengan daftar panjang pilihan yang inovatif dan kuat. Semua sistem ini dirancang dengan kemudahan penggunaan akurasi, dan daya tahan dalam pikiran, dan menyediakan pelanggan Anda dengan sumber daya utama untuk meetiong semua kebutuhan sekarang dan masa depan.

Membanggakan sejarah terpanjang di AFM industri, Taman Sistem ' portofolio komprehensif produk, perangkat lunak, jasa dan keahlian yang cocok hanya dengan komitmen kami kepada pelanggan kami.

Non-Kontak Di-cair Imaging dan Electroscopy Nanoscale

Sel adalah blok bangunan fundamental yang mendasari semua sistem biologi. Upaya yang tak terhitung jumlahnya telah dibuat dari berbagai bidang ilmu pengetahuan dan teknologi untuk lebih memahami sistem yang kompleks ini. Sekarang, kami membuka sebuah babak baru dalam studi sel dengan memperkenalkan Konduktansi Mikroskopi Ion (ICM), sebuah terobosan teknologi yang benar. Bersama dengan berbagai teknik mikroskop optik, ini kemajuan teknologi akan memberikan kesempatan yang unik dan belum pernah terjadi sebelumnya dalam biologi sel dengan memungkinkan stimulasi lokal ditargetkan dan pemantauan non-destruktif aktivitas selular sebelum ini tidak dapat diakses untuk teknik analisis lainnya.

Atomic Force Microscopy (AFM) di Biologi

Meskipun skala resolusi nanometer dapat dicapai dengan mikroskop elektron (EM), sampel harus dibekukan, tetap, dikeringkan, dan diproses sebelum pencitraan mikroskop elektron, dan perubahan morfologi yang dihasilkan dari pengolahan sampel tersebut selalu menjadi perhatian utama untuk setiap Studi EM. AFM , awalnya diciptakan untuk ilmu material, menerima beberapa perhatian awal untuk kemampuan potensi pencitraan biologis. Namun, itu adalah kemampuan untuk mengukur kekuatan seperti yang ditunjukkan oleh defleksi dari AFM kantilever yang telah memasukkannya ke menonjol dalam survei sifat mekanik dari permukaan sampel biologis. Sepanjang jalan, berbagai teknik pencitraan yang dikembangkan untuk mempelajari struktur biologis dan fungsi termasuk bahan inert yang dipasang stylus untuk sel-sel pencitraan hidup terendam dalam larutan buffer fisiologis serta AFM dalam kombinasi dengan spektroskopi optik. Saat ini, AFM teknologi cepat menambahkan kemampuan baru untuk mendeteksi berbagai sifat fisik dan memanipulasi entitas biologis pada skala nano.

Ion Konduktansi Mikroskopi

Independen, sebuah teknologi yang berbeda SPM dikembangkan oleh Hansma et al. pada tahun 1989, menawarkan kemampuan non-kontak cairan pencitraan yang luar biasa. Dalam mikroskop Ion Konduktansi (MKI atau SICM untuk akronim dari "scanning"), sebuah nanopipette kaca (Lihat Gambar 1) diisi dengan indra elektrolit ion saat ini untuk umpan balik posisinya relatif terhadap sampel sepenuhnya direndam dalam buffer cair. Karena jarak ujung-sampel dipertahankan dengan menjaga arus ionik konstan, bukan menerapkan kekuatan fisik untuk sampel, itu adalah alat yang ideal untuk mendapatkan gambar yang stabil sampel biologis lembut dan lengket.

Gambar 1. Tidak seperti AFM mana kantilever mikro-mesin digunakan sebagai probe, ICM menggunakan probe pipet terbuat dari kaca atau kuarsa yang diameter bagian dalam kisaran 80 ~ 100 nm untuk kaca dan 30 - 50 nm untuk masing-masing kuarsa.

Mirip dengan Scanning Tunneling Microscopy di udara ambien, ICM beroperasi dalam cairan tanpa kontak fisik dengan sampel. Satu elektroda ditempatkan dalam pipet, sementara yang lain terletak dalam larutan mandi (Lihat Gambar 2). Ketika suatu bias eksternal diterapkan antara dua elektroda, aliran arus terdeteksi melalui pelaksanaan ion. Dalam menyelesaikan rangkaian listrik secara keseluruhan, salah satu kebutuhan untuk memperhitungkan resistensi listrik pada dua saluran dengan asumsi bahwa resistansi larutan mandi diabaikan. Hambatan listrik pertama berasal dari bentuk frustum dari pipet sedangkan hasil kedua dari jarak antara pipet dan permukaan sampel. Ketika pipet jauh dari permukaan, hambatan listrik yang terakhir berkurang, mencapai arus jenuh karena perlawanan karena bentuk ujung hampir konstan selama pengukuran (lihat Gambar 3a). Sebagai pipet semakin dekat untuk sampel Namun, volume saluran ion konduktif antara probe dan sampel menjadi lebih kecil (lihat Gambar 3a), mengakibatkan penurunan cepat arus ionik, yang pada gilirannya digunakan sebagai umpan balik referensi sinyal (Lihat Gambar 3b). Satu juga dapat menerapkan teknik modulasi AC dalam rangka untuk mencapai operasi yang lebih stabil selama pengukuran.

Gambar. 2 Dalam ICM, aliran arus antara dua elektroda yang terdeteksi melalui pelaksanaan ion dalam larutan. Sebagai pipet semakin dekat ke permukaan sampel, volume saluran ion konduktif antara dua elektroda menjadi lebih kecil, cepat penurunan arus ionik.

Meskipun ICM dikembangkan bertahun-tahun lalu, belum banyak digunakan selama dekade terakhir karena kompleksitas instrumentasi dan ketidakstabilan operasional berikutnya, khususnya kebutuhan besar Z-bandwidth untuk tepat Z-servo umpan balik, hambatan utama diatasi oleh XE-Bio .

Gbr.3 Skema diagram Operasi SICM

Membran Live Cell Imaging dengan SICM

Membran sel mungkin adalah komponen yang paling penting dari sel. Sebagian besar kegiatan selular dimediasi melalui membran, struktur selular hanya ditemukan di semua jenis sel dalam organisme hidup. Namun, sangat sulit untuk memantau membran sel hidup pada skala nanometer. Secara khusus, transparansi membran membuat hampir mustahil untuk mengamati dengan mikroskop optik.

Gambar 4 menunjukkan gambar SICM dari hidup COS-1 sel, yang berubah dari CV-1 fibroblast dengan virus simian 40 (SV40) dari ginjal monyet dewasa normal African hijau. Sel-sel hidup dan stabil selama seluruh durasi ICM pencitraan, tidak menunjukkan tanda-tanda kerusakan fisik. Garis fibroblast menganut kaca dan plastik dalam budaya dan umumnya digunakan sebagai tuan rumah transfeksi. Tanda panah kuning di Gambar. 4 (a) dan 4 (b) menunjukkan bagaimana fibroblas berperilaku ketika membran sel tumbuh dua yang bertabrakan. Seringkali, dua sel tetangga menunjukkan berbagai tingkat aktivitas silia seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4 (c) dan 4 (d). Kerapatan yang lebih tinggi struktur silia dapat diamati dalam fibroblast A dibandingkan dengan B dan kepadatan yang berbeda seperti bahkan lebih jelas dalam gambar fase Gambar 4 (d). Perbedaan struktural tersebut hampir tidak mungkin untuk mengamati dengan mikroskop optik atau tradisional AFM . ICM gambar topografi sel tikus paru-paru pada Gambar 5 (a) baik menunjukkan rincian dari sebuah sel hidup yang diukur gambar benar-benar berbeda dalam sel mati dan kering. Selanjutnya, ICM kesalahan citra pada Gambar 5 (b) menampilkan tanda sel traksi di bagian bawah setelah kontraksi sel otot tikus sel hidup (C2C12). ICM berturut-turut gambar pada Gambar 6 mikrovili muncul di permukaan sel dan struktur berkelanjutan dari membran sel selama zooming dalam proses.

Gambar. 4 SICM gambar hidup sel COS-1: (a) dan (c) adalah gambar yang memindai SICM berukuran 30 mm dan 40 mm, masing-masing. (B) dan (d) gambar fase yang sesuai.

Gambar. 5 ICM topografi paru-paru tikus sel hidup (a) dan gambar ICM kesalahan saat otot tikus sel hidup (C2C12) (b)

Gambar. 6 SICM sel hati

Target Localized Stimulasi dan Pemantauan Kegiatan Seluler

Menggunakan pipet berisi cairan untuk ICM bukannya kantilever silikon untuk AFM membuka jalur untuk kemungkinan analitis baru. Ideal untuk sampel pencitraan biologis lembut dalam cairan, seperti sel hidup, ICM dapat dengan mudah diadaptasi ke host stimulasi biokimia kualitatif dan kuantitatif pada sel tunggal dan studi sel motilitas, yang aplikasi termasuk stimulasi lokal ditargetkan dan pemantauan (Lihat Gambar 7), dan pengiriman obat seluler. Dalam stimulasi lokal ditargetkan, salah satu menginduksi gerakan sel dengan menerapkan tekanan lokal melalui lubang pipet dan memantau tanggapan berikutnya. Selanjutnya, kemampuan fungsional dari ICM dapat diperpanjang untuk mempelajari dinamika sel hidup dalam menanggapi kimia yang ditargetkan atau rangsangan obat, mencapai elektrofisiologinya tepat dikontrol pada skala nano. Bidang penelitian sel tunggal sekarang dapat diakses oleh semua orang yang tertarik, dan teknik ICM kuat akan merevolusi bidang Biologi your termasuk penelitian pengiriman obat.

Gambar. 7 stimulasi lokal ditargetkan dapat dicapai dengan menerapkan tekanan dikontrol melalui lubang pipet kaca yang permukaannya dapat difungsikan sesuai kebutuhan pelanggan.

Baru Bio-Konvergensi Solusi, XE-Bio

Taman Sistem memperkenalkan XE-Bio , bio solusi yang memungkinkan untuk ilmu biomedis dan kehidupan, unik menggabungkan non-kontak Atomic Force Microscopy (AFM) dan Ion Konduktansi Mikroskop (PTT). Desain modular dari XE-Bio memungkinkan pertukaran mudah antara noncontact AFM dan ICM. Dirancang untuk non-invasif di-cair operasi, kemampuan pencitraan gabungan dari AFM , PTT, dan mikroskop optik terbalik membuat XE-Bio ideal untuk sampel pencitraan biologis dalam kondisi dinamis seperti sel-sel hidup dalam cairan. Selain itu, ICM dapat lebih disesuaikan untuk memungkinkan sejumlah aplikasi yang kuat dalam elektrofisiologinya nano.

Sumber: Sistem Taman

Untuk informasi lebih lanjut tentang sumber ini silahkan kunjungi Taman Sistem .