生体物質の高リゾリューション AFM イメージ投射のための BioScope の触媒

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目録

導入
原子力の顕微鏡検査
核酸
蛋白質
膜および膜蛋白質
結論
Bruker

導入

光学顕微鏡検査と共に BioScope の触媒は生命科学の研究者をサイズの広い範囲の生物的種を調査する機会位取りします提供します。 BioScope の触媒は工学および機械安定性を進めました、それ故に単一の生体物質および biomolecular 複雑な構造の高リゾリューションの三次元画像は得ることができます。 BioScope の触媒を使用して行なわれるイメージ投射は核酸に性格描写によって単一セルのレベルでデータをおよび蛋白質および膜、等提供します。

原子力の顕微鏡検査

原子力の顕微鏡検査の (AFM)技術は三次元構造の nanoscale の解像度でサンプルを汚すか、または塗らないで高解像イメージ投射を提供します。 従って、プロセスサイトの生物学的過程の生体物質そしてパラメータ自体の調査を許可し、リアルタイムの読書を取ることによる他の多くの技術上の AFM のスコア。 光学顕微鏡検査の技術と BioScope の触媒 AFM がプローブおよび AFM および光学イメージ・データを関連させる明確な画像を生成することの光学的に導かれた運行を提供するのに使用することができます。 生きているセルは最も大きい閉じたループ、 X-Y スキャン範囲と共に BioScope の触媒の使用によって調査されました; 結果は極めて正確でした。 結果は図 1. で説明されます。

(a)

(b)

図 1. (a) は Alexa Fluo 546 Phalloidin (赤い) および DAPI と登録しました (青い) 分類された繊維芽細胞のセルの 2 チャンネルの共焦点レーザーのスキャンの蛍光顕微鏡の画像および AFM の地形の画像の画像オーバーレイを。 BioScope の触媒 MIRO のソフトウェアは AFM スキャン領域に光学視野の登録を可能にします。 光学画像が高リゾリューション AFM イメージ投射や機密性が高い力の測定を行う興味の領域に AFM のプローブをナビゲートするのにそれから使用することができます。 (b) 画像によって上にあられた提示から得られた興味の領域は AFM および蛍光性のデータ・チャネルを関連させました。 共焦点の蛍光性の画像は Leica SP5 共焦点システムおよび 40x オイルの液浸対物レンズを使用することと得られました。 AFM の画像は MLCT AFM のプローブ (k ~0.01N/m) を使用して緩衝液の接触モードで作動した BioScope の触媒と得られました。

BioScope の触媒の高度の機械安定性そして工学はそれを biomolecular 種をまた調査すること適したようにします。 それは逆にされた光学顕微鏡を、図 2. に示すように使用されて時でさえ一貫した結果に与えます。

図 2。 C60H122 アルカンの 1ìm 段階の画像。 C60H122 は幅の薄板構造 ~7.5nm および高さの ~0.4nm を表わす生じる極めて薄いアルカン層の HOPG の基板に spincast です。 画像は FESP AFM のプローブ (k ~3N/m) を使用して叩くモードで作動した BioScope の触媒 AFM で得られました。

核酸

デオキシリボ核酸 (DNA) の構造そして性質を調査することは遺伝関連の病気の研究で非常に役立つ保存された遺伝コードの理解で重要です。 AFM ベースのイメージ投射は近い生理学的な環境の作成によってリアルタイムの DNA の分子間の相互作用データを提供することができます。 イメージ投射のために、否定的な DNA の繊維は二価陽イオンによって満たされる切口の雲母の表面によって (NI か Mg++ ) 新たに++吸着されましたりまたは正荷電のシラン (APS 雲母) によって化学的に変わります。 DNA の分子の AFM の画像は図 3. で示されています。 BioScope の触媒の小さい体積流量のセルは分子をサンプルの少しだけ必要とすることを観察するために促す環境を提供し、入口およびアウトレットポートは容易な流動交換を促進します。 ScanAsyst と共にピーク力の叩く技術は更に触媒をイメージ投射品質そして一貫した結果に与えることを改善しました。 図 3 は BioScope の触媒の PF 叩く方法を使用して得られるデータを示します。

図 3. 三次元雲母の基板に吸着される pUC のプラスミッド DNA の地形の画像。 個々の DNA の繊維ははっきり雲母の背景に対して目に見えます。 画像は流動 AFM が厳密に調べる ScanAsyst を使用して緩衝液で叩く PeakForce で作動した BioScope の触媒 AFM で+ 得られました (k ~0.7N/m)。 画像の X-Y スケール = 2ìm。

蛋白質

蛋白質分子は目視観測が生体物質の構造と機能の間で関係のライトを投げる生物学的過程を調整するために重要です。 ウイルスは capsid と、これ呼出される蛋白質のシェルの中に本質的に覆いますウイルス DNA を存在しています。 ウイルス DNA は伝染を広げるためにおよび解放されることをホストがあれば増加します。 ウイルスは AFM イメージ投射によって詳しく調査することができる capsid の構造に基づいて分類されます。 図 4B は BioScope の触媒とできている AFM イメージ投射によって得られる単純ヘルペスウイルスの構造を示します。

図 4. (a) 単純ヘルペスウイルスの capsid の伝達電子顕微鏡写真。 Wouter Roos、 Vrije Universiteit、アムステルダム、ネザーランドの画像礼儀 (許可と再版される。 ソース: 等 Roos、 Proc。 各国用。 Acad。 Sci。 米国 2009 年、 Vol. 106、 9673-78) (b) 単一の単純ヘルペスウイルスの capsid の 250nm AFM の地形の画像。 capsomeres として知られている capsid の表面の 3D 亜単位として蛋白質分子の整理ははっきり AFM の画像で目に見えます。 AFM の画像はバッファ状態の PeakForce の叩くモードで作動した BioScope の触媒で得られ、 ScanAsyst Fluid+ AFM を使用することは厳密に調べます (k ~0.7N/m)。 Wouter Roos および Gijs Wuite、 Vrije Universiteit、アムステルダム、ネザーランドの礼儀を見本抽出して下さい。

AFM イメージ投射は異常なアセンブリか集合を表わしているウイルスの調査に特に有用です。 これは Alzheimer およびパーキンソン病と関連している研究に必須の情報を提供します。 図 5 は示しま、 AFM イメージ投射がアルツハイマー病に関して A-â のファイバーの BioScope の触媒とどのように起因するか細部をファイバーの構造そして nanomechanical 特性で提供します。 研究者はとりわけ生体細胞のアミロイド蛋白質の相互作用を (図 5C で示されている) 捜しています。

図 5. 新たに裂かれた雲母の表面に吸着されるアミロイドのファイバーの PeakForce QNM の画像。 (a) 地形の画像は他はがツイスト構造 (青い矢) があるためにファイバーの一部を明らかにします (赤い矢)。 (b) 係数データおよび (c) 変形のデータ・チャネルは地形の画像に同時に得られます。 これらの画像はより低い係数 (暗い色のスケール) があるためにアミロイドをおよび相応じて、根本的な雲母の基板より変形 (薄い色のスケール) の高度明記します。 ツイストアミロイドのファイバーにねじれないそれらのファイバーと比べてわずかにより低い係数値があることがまた観察されます (すなわちツイストファイバーは係数の画像のまっすぐなファイバーよりわずかな暗い現われます)。 画像は ScanAsyst AFM のプローブ (k ~0.4N/m) を使用して PeakForce の叩くモードで作動した BioScope の触媒で得られました。 Xingfei Zhou のニンポー大学、中国の礼儀を見本抽出して下さい。

BioScope の触媒が付いている散水の段階の定温器が (PSI)実験に右の環境をどのように提供するか図 6 は示します。 BioScope の触媒 AFM、 PSI および MIRO のソフトウェアはアミロイドのファイバーの分析に広範囲データを提供します。

BioScope の触媒の散水の段階の定温器の図 6. セットアップ (PSI)。 (1) PSI は高い NA の目的のコンパティビリティのための標準ガラス最下のペトリ皿をサポートします。 (2) 流れの拡散器はサンプル領域を渡る薄層の方法の液体の流れを指示しま、流動交換を保障し、液体の入口およびアウトレットからの騒音を隔離します。 (3) 散水クランプは入力液体およびガスを予備加熱する暖房の段階が付いている熱接触にあるアウトレット管およびペトリ皿をおよび含まれていたステンレス鋼の入口安定させます。 (4) 蒸発を減らし、液体の上のガススペースの制御を可能にするペトリ皿とプローブのホールダー間のシリコーンのバッフルのシール。 (5) 専門にされた PSI のプローブのホールダーは温度のローカルモニタリングのための温度センサを含んでいます。 右側の画像は十分に BioScope の触媒 AFM のサンプル暖房の段階とともにアセンブルされる PSI を示します。

膜および膜蛋白質

細胞膜はセル間の分離層として機能するセルをカプセル化します。 それらに細胞骨格をを維持することのような多くの機能が促進します、形をあり、セルからのそしてへの物質的な交通機関をセルに提供します。 膜の調査は膜全体現在の疎水性領域がビットによって複雑にされる原因です。 挑戦は膜蛋白質の調査にネイティブ膜の環境を妨げないであります。 AFM は調査が生理学的な条件と同じような条件の下の液体で行なうことができるこの挑戦をアドレス指定します。 AFM は細胞膜および構造の高解像の画像を与える生きているセルの画像を提供できます。 図 7A は雲母の基板の細菌の膜の AFM の画像を示します。 殺害者と呼出される二次元の結晶の格子構造は示されています; この層はセルに機械および化学保護を与えます。 AFM の画像はまた生物測定および nanotechnological アプリケーションのために有用である S の層の格子の小さい周律を表わします。

図 7. (a) エシェリヒア属大腸菌からの細菌の殺害者の AFM 段階の画像。 細菌の膜は新たに裂かれた雲母の表面に固定したセルおよび膜パッチから消費税を課されました。 S によって形作られる格子パターン - 層蛋白質ははっきり段階の画像で明白で、 ~18nm の周律があるために観察されます。 (b) 単一の膜パッチで観察される殺害者の格子周律の高解像の画像。 画像は SNL AFM のプローブ (k ~0.32N/m) を使用してバッファ状態の TappingMode で作動した BioScope の触媒で得られました。 ハンズ Oberleithner の生理学 II の Muenster、ドイツの大学のための協会の礼儀を見本抽出して下さい。

結論

AFM は biomolecular 研究の単一セルのレベルで分子の高解像の画像の提供に有用です。 AFM と共に BioScope の触媒は DNA、蛋白質および細胞膜を調査する機会を提供します。

Bruker

Bruker の Nano 表面は強いデザインおよび使い易さのための他の商用化されたシステムから際立っている原子力の顕微鏡/スキャンのプローブの顕微鏡 (AFM/SPM) の製品を提供します、間高リゾリューションを維持する。 すべての私達の器械の部品である NANOS 測定ヘッドはこと標準研究の顕微鏡の目的より大きくないセットアップコンパクトをそう作る片持梁偏向を測定するための一義的な光ファイバーの干渉計を用います。

この情報は Bruker の Nano 表面によって提供される材料から供給され、見直され、そして適応させて。

このソースのより多くの情報のために Bruker の Nano 表面を訪問して下さい。

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

Last Update: 23. January 2014 11:15

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