Catalizador del BioScope para la Proyección De Imagen De alta resolución del AFM de Biomoléculas

Por los Editores de AZoNano

Índice

Introducción
Microscopia Atómica de la Fuerza
Ácidos Nucléicos
Proteínas
Membranas y Proteínas de la Membrana
Conclusión
Bruker

Introducción

El Catalizador del BioScope junto con microscopia óptica proporciona a investigadores de las ciencias de la vida una oportunidad de estudiar la especie biológica en una amplia gama de talla escala. El Catalizador del BioScope ha avance la ingeniería y la estabilidad mecánica, por lo tanto las imágenes tridimensionales de alta resolución de únicas biomoléculas y de estructuras complejas biomoleculares pueden ser obtenidas. La proyección de imagen conducto usando el Catalizador del BioScope proporciona a datos en el nivel unicelular por la caracterización en los ácidos nucléicos y las proteínas y las membranas, Etc.

Microscopia Atómica de la Fuerza

La técnica Atómica de la Microscopia (AFM) de la Fuerza proporciona a proyección de imagen de alta resolución en la resolución del nanoscale de una estructura tridimensional sin la coloración o el recubrimiento de la muestra. Así, muescas del AFM sobre muchas otras técnicas permitiendo estudios de las biomoléculas y de los parámetros de procesos biológicos en el sitio de proceso sí mismo y tomando lecturas en tiempo real. El Catalizador AFM del BioScope se puede utilizar con técnicas de la microscopia pálida para proporcionar a la navegación guiada ópticamente de la antena y de crear las imágenes sin obstrucción que correlacionan el AFM y los datos de imagen ópticos. Las células Vivas fueron estudiadas usando el Catalizador del BioScope junto con el bucle cerrado más grande, rango X-Y de la exploración; los resultados eran altamente exactos. Los resultados se ilustran en el Cuadro 1.

(a)

(b)

El Cuadro 1. (a) Registró el papel de la imagen de una imagen confocal de dos vías de la imagen de la microscopia de fluorescencia de la exploración del laser y de la topografía del AFM de las células del fibroblasto etiqueta con Alexa Fluo 546 Phalloidin (rojo) y DAPI (azul). El software de MIRO del Catalizador del BioScope activa la inscripción de un campo visual óptico al área de la exploración del AFM. Las imágenes Ópticas se pueden entonces utilizar para navegar la antena del AFM a una región de interés de realizar proyección de imagen de alta resolución del AFM y/o mediciones altamente sensibles de la fuerza. (b) La Región de interés obtenida de la demostración cubierta imagen correlacionó los canales de datos del AFM y de la fluorescencia. Las imágenes Confocales de la fluorescencia fueron obtenidas con un sistema confocal de Leica SP5 y usar un objetivo de immersión en aceite 40x. Las imágenes del AFM fueron obtenidas con un Catalizador del BioScope operatorio en modo de contacto en la solución tampón usando las antenas de MLCT AFM (k ~0.01N/m).

La estabilidad y la ingeniería mecánicas avanzadas del Catalizador del BioScope hace conveniente estudiar especie biomolecular también. Provee de resultados constantes incluso cuando está utilizada un microscopio óptico invertido, tal y como se muestra en del Cuadro 2.

Cuadro 2. Una Imagen de la Fase del 1ìm de un alcano C60H122. El C60H122 es spincast sobre un substrato de HOPG con la capa ultrafina resultante del alcano que exhibe una estructura laminar ~7.5nm en ancho y ~0.4nm en altura. Las Imágenes fueron detectadas en un Catalizador AFM del BioScope operatorio en Modo Que Golpeaba Ligeramente usando las antenas de FESP AFM (k ~3N/m).

Ácidos Nucléicos

Estudiar la estructura y la naturaleza del ácido desoxirribonucléico (DNA) es vital en la comprensión del código genético salvado que es extremadamente útil en la investigación genético-relacionada de la enfermedad. la proyección de imagen AFM-basada es capaz de proporcionar a los datos intermoleculares de la acción recíproca de la DNA en tiempo real creando un ambiente fisiológico cercano. Para la proyección de imagen, los hilos negativos de la DNA son adsorbidos por recientemente la superficie de la mica del corte que es cargada por los cationes bivalentes (Ni++ o Magnesio++) o químicamente alterado por positivo - silano cargado (APS-mica). Las imágenes del AFM de las moléculas de la DNA se muestran en el Cuadro 3. La pequeña célula de flujo de volumen del Catalizador del BioScope proporciona a un ambiente conducente para observar las moléculas el necesitar solamente de pequeñas cantidades de la muestra y los accesos de la entrada y de enchufe facilitan intercambio flúido fácil. La técnica Que Golpeaba Ligeramente de la Fuerza Máxima junto con ScanAsyst ha mejorado más lejos la calidad de la proyección de imagen y proveer de resultados constantes el Catalizador. El Cuadro 3 muestra los datos obtenidos usando el método Que Golpea Ligeramente del PF en el Catalizador del BioScope.

Cuadro 3. imagen Tridimensional de la topografía de la DNA del plásmido del pUC adsorbida sobre un substrato de la mica. Los hilos individuales de la DNA son sin obstrucción visibles contra los antecedentes de la mica. Las Imágenes fueron detectadas en un Catalizador AFM del BioScope operatorio en PeakForce Que Golpeaba Ligeramente en la solución tampón usando ScanAsyst que el AFM+ Flúido sonda (k ~0.7N/m). XY-Escala de la Imagen los = 2ìm.

Proteínas

Las moléculas de Proteína son importantes para regular los procesos biológicos, la observación directa cuyo los tiros se encienden en la relación entre la estructura y la función de biomoléculas. Los Virus esencialmente existen dentro de un shell de la proteína llamado capsid, éste revisten la DNA viral. Una Vez Que se encuentra un ordenador principal que la DNA del virus release/versión y se multiplica para extender la infección. Los Virus se clasifican sobre la base de la estructura del capsid que se puede estudiar detalladamente con proyección de imagen del AFM. La Figura 4B muestra la estructura del Virus del Herpes Simple obtenida por la proyección de imagen del AFM hecha con el Catalizador del BioScope.

Cuadro 4. (a) micrográfo de electrón de la Transmisión de un capsid del Virus del Herpes Simple. Cortesía de Imagen de Wouter Roos, Vrije Universiteit, Amsterdam, Países Bajos (Reimpresos con la autorización. Fuente: Roos y otros, Proc. Nacional. Acad. Sci. Los E.E.U.U., 2009, Vol. 106, 9673-78) (b) Una imagen de la Topografía de 250nm AFM de un único capsid del virus del herpes simple. La ordenación de las moléculas de proteína como subunidades de 3 dimensiones en la superficie del capsid, conocida como capsomeres, es sin obstrucción visible en la imagen del AFM. Las imágenes del AFM fueron obtenidas en el Catalizador del BioScope operatorio en el modo Que Golpeaba Ligeramente de PeakForce en condiciones del almacenador intermediaro y usar ScanAsyst Fluid+ AFM sonda (k ~0.7N/m). Muestree la cortesía de Wouter Roos y de Gijs Wuite, Vrije Universiteit, Amsterdam, Países Bajos.

La proyección de imagen del AFM es determinado útil en el estudio de los virus que exhiben el ensamblaje o la agregación anormal. Esto proporciona a la información vital para la investigación relacionada con la enfermedad de Alzheimer y de Parkinson. El Cuadro 5 muestra cómo la proyección de imagen del AFM resulta con el Catalizador del BioScope en las fibras de A-â referente a Enfermedad de Alzheimer, proporcionando a los detalles en la estructura y las propiedades nanomechanical de la fibra. Los Investigadores están buscando específicamente la acción recíproca de las proteínas amiloideas (mostradas en la Figura 5C) en células vivas.

Cuadro 5. imágenes de PeakForce QNM de las fibras amiloideas adsorbidas sobre una superficie recientemente hendida de la mica. (a) Las imágenes de la Topografía revelan algunas de las fibras para tener una estructura torcida (flechas azules) mientras que no lo hacen otros (las flechas rojas). (b) Los datos del Módulo y (c) los canales de datos de la deformación se obtienen simultáneamente a la imagen de la topografía. Estas imágenes indican el amiloide para tener un módulo más inferior (escala de colores más oscuros) y correspondientemente, un grado más alto de deformación (escala de colores más pálidos) que el substrato subyacente de la mica. También se observa que las fibras amiloideas torcidas tienen un valor ligeramente más inferior del módulo con respecto a esas fibras que no se tuerzan (es decir las fibras torcidas aparecen más oscuro ligero que las fibras derechas en la imagen del módulo). Las Imágenes fueron obtenidas en un Catalizador del BioScope operatorio en el modo Que Golpeaba Ligeramente de PeakForce usando las antenas de ScanAsyst AFM (k ~0.4N/m). Muestree la cortesía de Xingfei Zhou, Universidad de Ningbo, China.

El Cuadro 6 muestra cómo la incubadora del escenario de la perfusión (PSI) con el Catalizador del BioScope proporciona al ambiente correcto para los experimentos. El Catalizador AFM, la PSI y el software del BioScope de MIRO proporciona a los datos completos para el análisis amiloideo de la fibra.

Cuadro 6. Ajuste de la Incubadora del Escenario de la Perfusión del Catalizador del BioScope (PSI). (1) La PSI utiliza las Placas de Petri inferiores de cristal estándar para la compatibilidad con altos objetivos del NA. (2) El difusor del flujo dirige flujo líquido en la moda laminar a través del área de la muestra, asegurando incluso el intercambio flúido y aislando ruido de la entrada y del enchufe líquidos. (3) La abrazadera de la perfusión estabiliza la Placa de Petri y los tubos contenidos de la entrada y de enchufe del acero inoxidable que están en contacto térmico con el escenario de la calefacción para precalentamiento el líquido y el gas entrantes. (4) sellos De un desviador del silicón entre la Placa de Petri y el casquillo de la antena, reduciendo la evaporación y permitiendo el mando del espacio del gas encima del líquido. (5) El casquillo especializado de la antena de la PSI contiene un sensor de temperatura para la supervisión local de la temperatura. La imagen de la derecho-cara muestra la PSI ensamblada completo así como el escenario de la calefacción de la muestra en el Catalizador AFM del BioScope.

Membranas y Proteínas de la Membrana

Las membranas celulares encapsulan las células que actúan como capa de separación entre las células. Tienen muchas funciones tales como mantener el citoesqueleto, proporcionando a dimensión de una variable a las células y facilitan el transporte material y en de las células. El estudio de membranas es un complicado dígito binario debido a los dominios hidrofóbicos presentes en la membrana. El reto miente en estudiar las proteínas de la membrana sin perturbar el ambiente nativo de la membrana. El AFM dirige este reto por el cual los estudios se puedan conducto en el líquido bajo condiciones similares a las condiciones fisiológicas. El AFM puede proporcionar a imágenes de las células vivas que dan imágenes de alta resolución de las membranas celulares y de la estructura. La Figura 7A muestra las imágenes del AFM de la membrana bacteriana en un substrato de la mica. Una estructura de cedazo cristalina bidimensional llamada el Asesino se muestra; esta capa da la protección mecánica y química a la célula. La imagen del AFM también exhibe pequeñas periodicidades en el cedazo de la capa de S, que es útil para las aplicaciones biométricas y nanotechnological.

Cuadro 7. (a) imagen de la fase del AFM de Asesinos bacterianos de Escherichia Coli. Las membranas bacterianas fueron recortadas de las células y de las correcciones de la membrana inmovilizadas sobre una superficie recientemente hendida de la mica. El modelo del cedazo formado por el S - las proteínas de la capa son sin obstrucción evidentes en la imagen de la fase y se observan para tener una periodicidad de ~18nm. (b) Imagen De Alta Resolución de la periodicidad del cedazo del Asesino observada en una única corrección de la membrana. Las Imágenes fueron obtenidas en un Catalizador del BioScope operatorio en TappingMode en condiciones del almacenador intermediaro usando las antenas de SNL AFM (k ~0.32N/m). Muestree la cortesía de Hans Oberleithner, Instituto para la Fisiología II, Universidad de Muenster, Alemania.

Conclusión

El AFM es útil en proporcionar a imágenes de alta resolución de moléculas en el nivel unicelular en la investigación biomolecular. El Catalizador del BioScope junto con el AFM proporciona a una oportunidad de estudiar la DNA, las proteínas y las membranas celulares.

Bruker

Las Superficies Nanas de Bruker proporcionan a los productos Atómicos del Microscopio de la Fuerza/del Microscopio de la Antena de la Exploración (AFM/SPM) que se destacan de otros sistemas disponibles en el comercio para su diseño y facilidad de empleo robustos, mientras que mantiene el más de alta resolución. La carga de medición de NANOS, que es parte de todos nuestros instrumentos, emplea un interferómetro fibroóptico único para medir la desviación voladiza, que hace el compacto del ajuste tan que es no más grande que un objetivo estándar del microscopio de la investigación.

Esta información ha sido originaria, revisada y adaptada de los materiales proporcionados por las Superficies Nanas de Bruker.

Para más información sobre esta fuente visite por favor las Superficies Nanas de Bruker.

Date Added: Apr 18, 2011 | Updated: Jan 23, 2014

Last Update: 23. January 2014 11:29

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