Καταλύτης Bioscope για High Resolution AFM απεικόνισης των βιομορίων

Με AZoNano συντάκτες

Περιεχόμενα

Εισαγωγή

Οι Catalyst Bioscope μαζί με οπτικό μικροσκόπιο παρέχει στους ερευνητές της επιστήμης της ζωής την ευκαιρία να μελετήσει τα βιολογικά είδη σε ένα ευρύ φάσμα των κλιμάκων μεγέθους. Το Catalyst Bioscope έχει την προηγμένη μηχανολογία και μηχανική σταθερότητα, ως εκ τούτου, υψηλής ανάλυσης τρισδιάστατες εικόνες των μεμονωμένων βιομορίων και Βιομοριακών πολύπλοκες δομές μπορούν να αποκτηθούν. Η απεικόνιση διεξάγονται χρησιμοποιώντας το Catalyst Bioscope παρέχει στοιχεία σε κυτταρικό επίπεδο με τον χαρακτηρισμό σε νουκλεϊκών οξέων και των πρωτεϊνών και μεμβράνες, κλπ.

Μικροσκοπία Ατομικών Δυνάμεων

Η Μικροσκοπία Ατομικών Δυνάμεων (AFM) τεχνική παρέχει υψηλής ευκρίνειας απεικόνιση σε νανοκλίμακα επίλυση μιας τρισδιάστατης δομής χωρίς χρώση ή επικάλυψη του δείγματος. Έτσι, AFM βαθμολογίες πάνω από πολλές άλλες τεχνικές, επιτρέποντας μελέτες βιομορίων και των παραμέτρων των βιολογικών διεργασιών στο χώρο της ίδιας της διαδικασίας και τη λήψη σε πραγματικό χρόνο αναγνώσεις. Το Bioscope Καταλύτης AFM μπορεί να χρησιμοποιηθεί με το φως τεχνικές μικροσκοπίας για την παροχή οπτικά καθοδηγούμενη πλοήγηση του καθετήρα και τη δημιουργία καθαρές εικόνες συσχετίζοντας την AFM και οπτικών δεδομένων εικόνας. Ζωντανά κύτταρα μελετήθηκαν χρησιμοποιώντας το Catalyst Bioscope μαζί με το μεγαλύτερο κλειστό κύκλωμα, XY σάρωσης σειρά? τα αποτελέσματα ήταν εξαιρετικά ακριβή. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στο Σχήμα 1.

(Α)

(Β)

Σχήμα 1. (Α) Εγγεγραμμένοι εικόνα επικάλυψης των δύο καναλιών με λέιζερ συνεστιακής σάρωσης φθορισμού εικόνα μικροσκοπία και AFM εικόνα μορφολογία των κυττάρων ινοβλαστών επισημαίνονται με Alexa Φωσφ 546 Phalloidin (κόκκινο) και DAPI (μπλε). Το Bioscope Καταλύτης MIRO λογισμικό δίνει τη δυνατότητα εγγραφής ενός οπτικού οπτικό πεδίο στην περιοχή σάρωσης AFM. Οπτικές εικόνες μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για να περιηγηθείτε το AFM καθετήρα σε μια περιοχή ενδιαφέροντος για την εκτέλεση υψηλή ανάλυση AFM απεικόνισης ή / και πολύ ευαίσθητο μετρήσεις δύναμης. (B) Περιφέρεια τόκους που απέκτησε από την εικόνα επικάλυψης που δείχνουν συσχέτιση ΑΦΜ και φθορισμού κανάλια δεδομένων. Ομοεστιακή φθορισμού εικόνες, οι οποίες με μια Leica SP5 σύστημα συνεστιακή και χρησιμοποιώντας ένα 40x στόχος βύθιση του πετρελαίου. AFM εικόνες που ελήφθησαν με καταλύτη Bioscope λειτουργεί σε τρόπο επικοινωνίας σε ρυθμιστικό διάλυμα με MLCT ανιχνευτές AFM (k ~ 0.01N / m).

Η προηγμένη μηχανική σταθερότητα και τη μηχανική των Catalyst Bioscope το καθιστά κατάλληλο για τη μελέτη των ειδών βιομοριακής επίσης. Παρέχει σταθερά αποτελέσματα ακόμα και όταν χρησιμοποιείται με ένα ανεστραμμένο οπτικό μικροσκόπιο, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.

Σχήμα 2. Ένα 1ìm Εικόνα φάση ενός αλκάνιο C60H122. Η C60H122 είναι spincast επάνω σε ένα υπόστρωμα HOPG με την προκύπτουσα εξαιρετικά λεπτό στρώμα αλκάνιο παρουσιάζοντας μια πεταλοειδή δομή ~ 7.5nm σε πλάτος και ~ 0.4nm σε ύψος. Εικόνες αποκτήθηκαν σε Bioscope Καταλύτης AFM λειτουργεί με το άγγιγμα λειτουργία χρησιμοποιώντας FESP ανιχνευτές AFM (k ~ 3 Ν / m).

Νουκλεϊνικών οξέων

Μελετώντας τη δομή και τη φύση των δεσοξυριβονουκλεϊνικό οξύ (DNA) είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση του γενετικού κώδικα αποθηκεύεται η οποία είναι εξαιρετικά χρήσιμη για τη γενετική έρευνα που σχετίζεται με νόσο. AFM βασίζεται απεικόνισης είναι σε θέση να παρέχουν διαμοριακές δεδομένων αλληλεπίδραση του DNA σε πραγματικό χρόνο, δημιουργώντας ένα σχεδόν φυσιολογικό περιβάλλον. Για την απεικόνιση, οι αρνητικές κλώνους του DNA προσροφημένο από το φρεσκοκομμένο επιφάνεια μαρμαρυγία τα οποία είναι είτε χρεώνεται από δισθενή κατιόντα (Ni ^{+ +} και Mg ^{+ +)} ή χημικώς τροποποιημένα από θετικά φορτισμένα σιλάνιο (APS-μαρμαρυγία). Οι εικόνες AFM από τα μόρια του DNA φαίνεται στο Σχήμα 3. Το μικρό κελί ροής όγκου των Catalyst Bioscope παρέχει ένα ευνοϊκό περιβάλλον για την παρατήρηση των μορίων που χρειάζονται μικρές μόνο ποσότητες του δείγματος και θυρίδων εισαγωγής και εξαγωγής διευκολύνει την εύκολη ανταλλαγή υγρών. Η μέγιστη δύναμη άγγιγμα τεχνική μαζί με ScanAsyst έχει βελτιώσει περαιτέρω την ποιότητα απεικόνισης και παρέχοντας συνεπή αποτελέσματα με τον καταλύτη. Το σχήμα 3 παρουσιάζει τα δεδομένα λήφθηκαν χρησιμοποιώντας το PF Αγγίζοντας μέθοδος για την Καταλύτης Bioscope .

Σχήμα 3. Τρισδιάστατη εικόνα τοπογραφία της pUC πλασμιδιακού DNA προσροφημένο επάνω σε ένα υπόστρωμα μίκα. Οι επιμέρους σκέλη του DNA είναι σαφώς ορατά στο πλαίσιο μαρμαρυγία. Εικόνες αποκτήθηκαν σε Bioscope Καταλύτης AFM λειτουργεί PeakForce, πατώντας στο ρυθμιστικό διάλυμα χρησιμοποιώντας ScanAsyst Fluid ⁺ AFM ανιχνευτές (k ~ 0.7N / m). Εικόνα XY-Scale = 2ìm.

Πρωτεΐνες

Πρωτεϊνικά μόρια είναι σημαντικά για τη ρύθμιση των βιολογικών διαδικασιών, η άμεση παρατήρηση της που ρίχνει φως στη σχέση ανάμεσα στη δομή και λειτουργία των βιομορίων. Οι ιοί στην ουσία υπάρχουν μέσα σε ένα κέλυφος πρωτεΐνη που ονομάζεται καψίδιο, αυτό καλύπτει το DNA του ιού. Μόλις μια σειρά βρίσκεται το DNA του ιού απελευθερώνεται και πολλαπλασιάζει να εξαπλωθεί η μόλυνση. Οι ιοί κατατάσσονται με βάση το καψίδιο δομή που μπορεί να μελετηθεί λεπτομερώς από την AFM απεικόνισης. Σχήμα 4β δείχνει τη δομή του ιού του απλού έρπητα που λαμβάνεται με AFM απεικόνισης που έγινε με το Catalyst Bioscope .

Σχήμα 4. (Α) Διαβίβαση μικρογραφία ηλεκτρονίων ενός απλού έρπητα ιού καψίδιο. Χορηγία εικόνας από Wouter Roos, Vrije Universiteit, Άμστερνταμ, Ολλανδία (Ανατυπώθηκε με την άδεια Πηγή:....... Roos et al, Proc Natl Ακαδ Sci ΗΠΑ, 2009, Τόμος 106, 9.673 - 78) (Β) Ένα 250nm AFM Τοπογραφία εικόνα ενός ενιαίου απλού έρπητα ιού καψίδιο. Η διάταξη των μορίων πρωτεϊνών ως 3-διαστάσεων υπομονάδες στην επιφάνεια του το καψίδιο, που είναι γνωστή ως capsomeres, είναι σαφώς ορατή στην εικόνα AFM. AFM εικόνες, οι οποίες στον καταλύτη Bioscope που λειτουργούν σε PeakForce άγγιγμα λειτουργία σε συνθήκες απομόνωσης και τη χρήση υγρών ScanAsyst + AFM ανιχνευτές (k ~ 0.7N / m). Ευγένεια Δείγμα της Wouter Roos και Gijs Wuite, Vrije Universiteit, Άμστερνταμ, Ολλανδία.

AFM απεικόνισης είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στη μελέτη των ιών που παρουσιάζουν ανώμαλη συναρμολόγηση ή συνάθροιση. Αυτό παρέχει ζωτικής σημασίας πληροφορίες για την έρευνα που σχετίζεται με Αλτσχάιμερ και η νόσος του Πάρκινσον. Εικόνα 5 δείχνει πώς AFM αποτελέσματα απεικόνισης με το Catalyst Bioscope σε Α-Α ίνες που σχετίζονται με τη νόσο του Αλτσχάιμερ, παρέχοντας λεπτομέρειες σχετικά με τη δομή και νανομηχανικών ιδιότητες των ινών. Οι ερευνητές ψάχνουν συγκεκριμένα για την αλληλεπίδραση των πρωτεϊνών αμυλοειδούς (όπως φαίνεται στο σχήμα 5C) σε ζωντανά κύτταρα.

Σχήμα 5. PeakForce εικόνες QNM ινών αμυλοειδούς απορροφώνται από ένα φρέσκο ​​σχισμένα επιφάνεια μαρμαρυγία. (Α) εικόνες Τοπογραφία αποκαλύψει κάποιες από τις ίνες για να έχουν μια twisted δομή (μπλε βέλη), ενώ άλλοι δεν έχουν (κόκκινα βέλη). (Β) Τα στοιχεία Modulus και (γ) δεδομένα παραμόρφωση κανάλια που λαμβάνονται ταυτόχρονα με την εικόνα τοπογραφίας. Αυτές οι εικόνες δείχνουν την αμυλοειδούς να έχουν χαμηλότερο συντελεστή (πιο σκούρα χρωματική κλίμακα) και αντίστοιχα, υψηλότερο βαθμό παραμόρφωσης (αναπτήρα κλίμακα χρώματος) από το υποκείμενο υπόστρωμα μαρμαρυγία. Παρατηρείται επίσης ότι η στριμμένα ίνες αμυλοειδούς έχουν μια ελαφρώς χαμηλότερη τιμή συντελεστή σε σύγκριση με αυτές τις ίνες που δεν είναι στριμμένα (δηλαδή στριμμένο ίνες εμφανίζονται ελαφρά πιο σκούρα από την ευθεία ινών στην εικόνα μέτρο). Εικόνες, οι οποίες σε Καταλύτης Bioscope που λειτουργούν σε PeakForce άγγιγμα λειτουργία χρησιμοποιώντας ScanAsyst ανιχνευτές AFM (k ~ 0.4N / m). Ευγένεια Δείγμα Xingfei Zhou, Ningbo Πανεπιστήμιο, την Κίνα.

Σχήμα 6 δείχνει πώς η αιμάτωση στάδιο θερμοκοιτίδα (PSI), με το Catalyst Bioscope παρέχει το κατάλληλο περιβάλλον για πειράματα. Το Bioscope Καταλύτης AFM , το PSI και το λογισμικό MIRO παράσχει πλήρη πληροφοριακά στοιχεία για την ανάλυση ινών αμυλοειδούς.

Σχήμα 6. Εγκατάστασης του Bioscope Καταλύτης Αιμάτωσης Στάδιο Incubator (PSI). (1) Το καθεστώς PSI υποστηρίζει το πρότυπο γυάλινο πυθμένα τρυβλία Petri για συμβατότητα με υψηλούς στόχους NA. (2) Η διαχύτη ροή κατευθύνει ροή του υγρού στο χώρο της μόδας στρωτή σε όλη την περιοχή του δείγματος, εξασφαλίζοντας ακόμα υγρό ανταλλαγή και την απομόνωση του θορύβου από το υγρό εισόδου και εξόδου. (3) Ο σφιγκτήρας αιμάτωση σταθεροποιεί το τρυβλίο Petri και περιέχονται ανοξείδωτο χάλυβα εισόδου και εξόδου σωλήνες που είναι σε θερμική επαφή με το στάδιο της θέρμανσης για την προθέρμανση του εισερχόμενου υγρού και αερίου. (4) Ένα σφραγίδες διάφραγμα σιλικόνης μεταξύ των τρυβλίο Petri, και κάτοχος του καθετήρα, μειώνοντας την εξάτμιση και επιτρέποντας τον έλεγχο του χώρου του αερίου επάνω από το υγρό. (5) Το εξειδικευμένο κάτοχος καθετήρα PSI περιλαμβάνει έναν αισθητήρα θερμοκρασίας για την τοπική παρακολούθηση της θερμοκρασίας. Η δεξιά πλευρά της εικόνας δείχνει το PSI πλήρως συναρμολογημένα σε συνδυασμό με το στάδιο της θέρμανσης του δείγματος για το Bioscope Καταλύτης AFM.

Μεμβράνες και μεμβρανικών πρωτεϊνών

Κυτταρικών μεμβρανών συμπυκνώνουν τα κύτταρα που ενεργεί ως ένα διαχωριστικό μεταξύ των κυττάρων. Έχουν πολλές λειτουργίες, όπως η διατήρηση του κυτταροσκελετού στη θέση του, παρέχοντας το σχήμα στα κύτταρα και να διευκολύνουν τη μεταφορά υλικού από και προς τα κύτταρα. Η μελέτη των μεμβρανών είναι λίγο περίπλοκο, λόγω της υδρόφοβες τομείς παρόντες καθ 'όλη τη μεμβράνη. Η πρόκληση έγκειται στη μελέτη των πρωτεϊνών μεμβράνη χωρίς να διαταραχθεί η μητρική περιβάλλον μεμβράνη. AFM αντιμετωπίζει αυτή την πρόκληση με την οποία μελέτες που μπορεί να διεξάγεται με υγρό υπό συνθήκες παρόμοιες με φυσιολογικές συνθήκες. AFM μπορεί να παρέχει εικόνες των ζωντανών κυττάρων δίνει εικόνες υψηλής ανάλυσης των κυτταρικών μεμβρανών και τη δομή. 7A σχήμα δείχνει τις εικόνες AFM της βακτηριακής μεμβράνης σε ένα υπόστρωμα μίκα. Ένα δισδιάστατο κρυσταλλική δομή πλέγματος που ονομάζεται S-Layer φαίνεται? Αυτό το στρώμα δίνει μηχανική και χημική προστασία στο κελί. Η εικόνα AFM εκθέματα επίσης μικρές περιοδικότητες στο πλέγμα στρώμα S, το οποίο είναι χρήσιμο για τα βιομετρικά και νανοτεχνολογικές εφαρμογές.

Σχήμα 7. (Α) AFM φάση εικόνα της βακτηριακής S-στρώματα από την E. coli. Οι βακτηριακές μεμβράνες είχαν αποκοπεί από τα κύτταρα και τα μπαλώματα μεμβράνη ακινητοποιημένο σε μια πρόσφατα σχισμένα επιφάνεια μαρμαρυγία. Το μοτίβο πλέγμα που σχηματίζεται από την S-στρώμα πρωτεϊνών είναι εμφανής στην εικόνα φάση και παρατηρείται να έχουν μια περιοδικότητα του ~ 18nm. (Β) υψηλής ανάλυσης εικόνας της περιοδικότητας πλέγμα S-στρώμα που παρατηρήθηκαν σε ένα μόνο επίθεμα μεμβράνη. Εικόνες, οι οποίες σε Καταλύτης Bioscope λειτουργεί TappingMode σε συνθήκες απομόνωσης χρησιμοποιώντας SNL ανιχνευτές AFM (k ~ 0.32N / m). Ευγένεια Δείγμα του Χανς Oberleithner, Ινστιτούτο Φυσιολογίας ΙΙ, Πανεπιστήμιο του Muenster, Γερμανία.

Συμπέρασμα

AFM είναι χρήσιμη για την παροχή υψηλής ανάλυσης εικόνες των μορίων σε κυτταρικό επίπεδο στον τομέα της έρευνας βιομοριακής. Οι Catalyst Bioscope μαζί με το AFM δίνει την ευκαιρία να μελετήσουν το DNA, πρωτεΐνες και κυτταρικές μεμβράνες.

Bruker

Bruker Nano προσφέρει Ατομικής Δύναμης Μικροσκόπιο / μικροσκόπιο σάρωσης του καθετήρα (AFM / SPM) τα προϊόντα που ξεχωρίζουν από τα άλλα εμπορικά διαθέσιμα συστήματα για την στιβαρή κατασκευή τους και την ευκολία στη χρήση, διατηρώντας ταυτόχρονα την υψηλότερη δυνατή ανάλυση. Ο ΝΑΝΟΣ κεφαλή μέτρησης, η οποία αποτελεί μέρος του συνόλου των μέσων μας, απασχολεί ένα μοναδικό οπτικών ινών συμβολομέτρων για τη μέτρηση της παραμόρφωσης cantilever, γεγονός που καθιστά τη ρύθμιση τόσο συμπαγή ότι δεν είναι μεγαλύτερο από ένα τυπικό στόχο μικροσκόπιο της έρευνας.

Οι πληροφορίες αυτές προέρχονται, αναθεωρούνται και προσαρμόζονται από τα υλικά που παρέχονται από Bruker AXS.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτήν την πηγή μπορείτε να επισκεφθείτε Bruker AXS .