Biomolecules의 고해상도 AFM 이미징을위한 BioScope 촉매

AZoNano 편집자에 의해

차례

소개

BioScope 촉매 광학 현미경과 함께는 생명 과학 연구자에게 크기 저울의 광범위한 생물 종을 연구하는 기회를 제공합니다. BioScope 촉매는 첨단 엔지니어링과 기계적 안정성을 가지고, 하나의 biomolecules 및 biomolecular 복잡한 구조의 따라서 고해상도 입체 영상을 얻을 수 있습니다. 를 사용하여 진행 이미징 BioScope 촉매는 핵산과 단백질과 세포막 등으로 특성화하여 단일 세포 수준에서 데이터를 제공합니다

원자 힘 현미경

원자 힘 현미경 (AFM) 기술은 얼룩이나 코팅 샘플하지 않고 3 차원 구조의 nanoscale 해상도에서 고해상도 영상을 제공합니다. 따라서 AFM 프로세스 사이트 자체에서 생물 학적 과정의 biomolecules 및 매개 변수 연구를 허용하고 실시간으로 판독을 복용하여 많은 다른 기술을 통해 점수. BioScope 촉매 AFM은 탐침과 AFM 및 광학 이미지 데이터를 연관 명확한 이미지를 만드는 광학 가이드 네비게이션을 제공하기 위해 가벼운 현미경 기술을 사용할 수 있습니다. 라이브 세포를 사용하여 연구되었다 BioScope 촉매를 결과는 매우 정확하며, 최대의 폐쇄 루프, XY 스캔 범위와 함께. 결과는 그림 1에서 그림입니다.

(A)

(B)

그림 1. 형광 현미경 이미지와 알렉사 Fluo 546 Phalloidin (적색)와 DAPI (파란색)으로 표시 fibroblast 세포의 AFM의 지형 이미지를 스캔 2 채널 공촛점 레이저의 (A) 등록 이미지 오버레이. BioScope 촉매 미로 소프트웨어는 AFM 스캔 영역을 볼 수의 광학 분야의 등록이 가능합니다. 광학 이미지는 다음 고해상도 AFM 이미징 및 / 또는 높은 민감한 강제로 측정을 수행하는 관심 영역에 대한 AFM 프로브를 탐색하는 데 사용할 수 있습니다. (B) 관심 지역 상관 AFM과 형광 데이터 채널을 보여주는 이미지 오버레이에서 얻은. 공촛점 형광 이미지는 Leica SP5 공촛점 시스템 획득 및 40x 기름 침지 목표를 사용했다. AFM 이미지는 MLCT AFM 프로브 (K ~ 0.01N / m)를 사용하여 버퍼 용액에 접촉 모드에서 운영하는 BioScope 촉매로 획득했다.

의 고급 기계의 안정성과 공학 BioScope 촉매는 또한 biomolecular 수종을 연구하는 것이 적합합니다. 그림 2에 표시된대로 그것은 거꾸로 광학 현미경과 함께 사용하는 경우에도 일관된 결과를 제공합니다.

그림 2. C60H122의 alkane의 1ìm 차 이미지. C60H122은 ~ 너비 7.5nm를 층상 구조를 전시 결과 울트라 얇은 alkane 계층과 HOPG 기판에 spincast이며 높이 0.4nm을 ~. 이미지가 촉매 AFM은 FESP AFM 프로브 (K ~ 3N / m)를 사용하여 모드를 도청에서 운영하는 BioScope에 인수했다.

핵산

데옥시리보핵산 (DNA)의 구조와 자연을 공부하는 것은 유전자 관련 질병 연구에 매우 유용 저장된 유전자 코드를 이해하는 것이 매우 중요합니다. AFM 기반 이미지는 거의 생리적 환경을 만들어 실시간으로 DNA의 분자간 상호 작용 데이터를 제공할 수 있습니다. 이미징 들어, 부정적인 DNA의 가닥이 중 이가의 양이온에 의해 비용이 청구됩니다 자른 운모 표면에 의해 adsorbed 아르 (NI ^{+ +} 또는 MG ^{+ +)} 또는 화학적 (APS - 운모) 적극적으로 청구 실란으로 변경. DNA 분자의 AFM 이미지는 그림 3에 표시됩니다. 의 소량의 유동 세포 BioScope 촉매는 쉬운 액체의 교환을 용이하게 샘플 및 유입 및 배출구 포트에만 소량을 필요로 분자를 관찰에 도움이되는 환경을 제공합니다. ScanAsyst와 함께 기술을 태핑 피크 포스가 추가로 이미지 품질을 향상하고 촉매로 일관된 결과를 제공하고 있습니다. 그림 3에서 PF 부수 방법을 사용하여 얻은 데이터를 보여줍니다 BioScope 촉매를 .

그림 3. 운모 기판에 adsorbed pUC 플라스미드 DNA의 3 차원 지형 이미지. 각각의 DNA 가닥은 운모 배경에 대해 명확하게 볼 수 있습니다. 이미지가 촉매 AFM은 ScanAsyst 유체를 사용하여 버퍼 용액에 부수 PeakForce에서 운영하는 BioScope ⁺ AFM 프로브 (K ~ 0.7N / m)에 인수했다. 이미지 XY 스케일 = 2ìm.

단백질

단백질 분자 생물 학적 과정, biomolecules의 구조와 기능 사이의 관계에 빛을 던져하는 직접 관찰 규제를 위해 중요합니다. 바이러스가 근본적으로 단백질 capsid라는 쉘 내부에 존재, 이것은 바이러스 DNA를 다루고 있습니다. 호스트가 발견되면 바이러스 DNA는 퇴원했고 그것은 감​​염을 확산 multiplies입니다. 바이러스는 AFM 이미징을 통해 자세하게 공부 수있는 capsid 구조에 따라 분류됩니다. 그림 4B는 AFM 이미징 얻은 헤르페스 심플 바이러스의 구조가 이루어 보여줍니다 BioScope 촉매 .

그림 4. (A) 헤르페스의 전송 전자 현미경은 바이러스 capsid를 단순. Wouter 로스, Vrije Universiteit, 암스테르담, 네덜란드의 이미지 의례 (....... 허가 Reprinted 출처 : 로스 외, PROC Natl Acad 문화 미국, 2009 권 106, 9673-78) (B) 250nm AFM 단일 헤르페스의 지형 이미지는 바이러스 capsid를 단순. capsomeres로 알려진 capsid, 표면에 3 차원 subunits로 단백질 분자의 배열은 AFM 이미지에서 분명하게 볼 수 있습니다. AFM 이미지는 PeakForce 버퍼 조건에서 모드를 도청하고 ScanAsyst 오일을 사용하여 운영 BioScope 촉매 + AFM 프로브 (K ~ 0.7N / m)에 획득했다. Wouter 로스와 Gijs Wuite, Vrije Universiteit, 암스테르담, 네덜란드의 샘플 예의.

AFM 이미징은 비정상적인 조립 또는 집계를 전시 바이러스의 연구에서 특히 유용합니다. 이것은 알츠하이머와 파킨슨병에 관한 연구 중요한 정보를 제공합니다. 그림 5와 AFM 이미징 결과를 보여줍니다 BioScope 촉매 의 구조에 대한 자세한 내용과 섬유의 nanomechanical 속성을 제공, 알츠하이머 질환과 관련된 - A 섬유 있습니다. 연구원은 특히 살아있는 세포의 아밀로이드 단백질 (그림 5C에 표시된)의 상호 작용을 찾고 있습니다.

그림 5. 갓 죽습 운모의 표면에 adsorbed 아밀로이드 섬유의 PeakForce QNM 이미지. (A) 지형 이미지는 다른 사람 (빨간색 화살표)하지 않지만 섬유의 일부가 꼬인 구조 (파란색 화살표)를 가지고 공개. (B) 계수 데이터와 (C) 변형 데이터 채널은 지형의 이미지를 동시에 얻을 수 있습니다. 이 이미지는 아밀로이드가 correspondingly 낮은 계수 (어두운 컬러 스케일)과, 기본 운모 기판보다 변형의 높은 수준을 (밝은 색상 규모)가로 나타냅니다. 또한 (예 : 트위스트 섬유 계수 이미지의 연속 섬유보다 약간 어두운 표시) 꼰없는 그​​ 섬유에 비해 꼬인 아밀로이드 섬유가 약간 낮은 계수 값을 가지고 관찰됩니다. 이미지 ScanAsyst AFM 프로브 (K ~ 0.4N / m)를 사용 PeakForce 태핑 모드에서 운영하는 BioScope 촉매에 획득했다. Xingfei 만주국의 샘플 호의, 닝보 대학, 중국.

그림 6과 재관류 무대 인큐베이터 (PSI) 방법을 보여줍니다 BioScope 촉매는 실험에 적합한 환경을 제공합니다. BioScope 촉매 AFM , PSI와 미로 소프트웨어 아밀로이드 섬유 분석을위한 포괄적인 데이터를 제공합니다.

그림 6. BioScope 촉매 재관류 스테이지 보육 (PSI)의 설정. (1) PSI는 높은 NA의 목표과의 호환성을 위해 표준 유리 바닥 배양 접시를 지원합니다. (2) 유동 디퓨저도 액체 교환을 보장하고 액체 입구와 콘센트에서 소음을 분리, 샘플 영역에 걸쳐 판상 방식으로 액체 흐름을 지휘하고 있습니다. (3) 재관류 클램프는 페트리 접시를 안정화 및 스테인레스 스틸의 입구와 앞서 열을 가하다 들어오는 액체와 가스로 가열 무대와 열 접촉에있는 콘센트에 튜브가 포함되어 있습니다. (4) 페트리 접시와 프로브 홀더 사이에 실리콘 배플 물개, 증발을 감소하고 액체 위의 가스 공간 제어할 수 있도록합니다. (5) 전문 PSI 프로브 홀더는 온도의 현지 모니터링을위한 온도 센서가 포함되어 있습니다. 오른쪽 이미지는 완전히 BioScope 촉매 AFM에 샘플 가열 무대와 함께 조립 PSI를 보여줍니다.

세포막과 막 단백질

세포 점막은 세포 사이의 분리 레이어 역할을 세포를 캡슐. 그들은 세포에 형태를 제공하고, 같은 장소에서 cytoskeleton을 유지 등 많은 기능을 가지고 있으며 세포의 기능 및 물질 수송을 용이하게합니다. 세포막의 연구는 세포막에 걸쳐 존재하는 소수성 도메인으로 인해 복잡 비트입니다. 문제는 기본 멤브레인 환경을 방해하지 않고 막 단백질을 공부에 자리잡고 있습니다. AFM은 연구가 생리 조건과 비슷한 조건 하에서 유체를 실시 수있는이 문제를 해결합니다. AFM은 세포 점막과 구조의 고해상도 이미지를주는 라이브 세포의 이미지를 제공할 수 있습니다. 그림 7A는 운모 기판에 세균 막의 AFM 이미지를 보여줍니다. 2 차원 결정 격자 구조는 S - 레이어가 표시됩니다라고,이 레이어는 세포에 기계적 및 화학적 보호를 제공합니다. AFM 이미지는 생체 및 nanotechnological 어플 리케이션에 유용 S 계층 격자에 작은 periodicities을 전시하고 있습니다.

그림 7. E. 대장균에서 S - 레이어 세균의 (A) AFM 위상 이미지. 박테리아 세포막은 갓 죽습 운모 표면에 고정화 세포와 막 패치에서 excised되었습니다. S - 레이어 단백질에 의해 형성된 격자 패턴은 위상 이미지에서 분명하게 입증하고 ~ 18nm의 주기성을 관찰합니다. 단일 막 패치에서 발견된 S - 레이어 격자의 주기성 (B) 고해상도 이미지. 이미지 SNL AFM 프로브 (K ~ 0.32N / m)를 사용하여 버퍼 조건 TappingMode에서 운영하는 BioScope 촉매에 획득했다. 한스 Oberleithner의 샘플 호의, 생리학 II 연구소, 뮌스터 대학, 독일.

결론

AFM은 biomolecular 연구에서 단일 세포 수준에서 분자의 고해상도 이미지를 제공하는 데 유용합니다. BioScope 촉매 AFM과 함께는 DNA, 단백질 및 세포 세포막을 공부하는 기회를 제공합니다.

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