유체력 현미경법

Fluidic force microscopy

유체력 현미경법(유체)FM)은 주사 프로브 현미경의 일종으로, 일반적으로 표준 반전 광 현미경에 사용됩니다.

유체의 독특한 특징FM은 현미경 채널을 AFM 프로브에 도입하는 것입니다.이러한 채널은 300nm 미만의 개구부를 가질 수 있으며, 이는 사람의 머리카락보다 500배 더 얇을 수 있다.이 나노미터 기능을 통해 액체의 양을 펨톨리터(fL) 스케일로 처리할 수 있을 뿐만 아니라 서브미크론 물체를 강제로 제어할 수 있습니다.예를 들어 나노유체 채널을 통해 단일 세포에 물질을 삽입하거나 합류 층에서 세포를 분리할 수 있습니다.

테크놀로지

특수 마이크로피펫과 나노피펫이 플루이드로 사용됨300 nm ~8 μm의 개구부가 있는 FM 프로브.직경이 크면 단세포 접착 실험에 도움이 되지만, 직경이 작으면 나노 리소그래피와 서브 마이크로론 물체의 취급에 좋은 기회를 제공합니다.기존 유리 마이크로피펫 유체와의 비교FM 프로브는 셀과 같은 부드러운 샘플에 훨씬 더 부드럽습니다.pN 및 nm 정밀도로 제어할 수 있으며 웨이퍼 기반 제작 공정으로 인해 볼륨을 보다 정밀하고 일관되게 처리할 수 있습니다.FluidFM은 단일 셀 애플리케이션 및 그 이상의 용도에 고유한 이점을 제공합니다.

fL 범위의 Fluid(유체)에서 볼륨을 제어하려면FM은 압력 제어에 의존합니다.용도에 따라 과압 또는 진공이 사용됩니다.일반적인 작동 압력은 몇 hPa 범위입니다.

유체FM 기술은 일반적으로 반전 현미경 위에 사용됩니다.Fluid는 표준 AFM 실험 외에FM은 단일 세포 주입 및 접착뿐만 아니라 나노 리소그래피 및 스폿팅과 같은 수많은 다른 응용 프로그램을 수행할 수 있는 가능성을 제공합니다.

적용들

단세포 주입은 생명과학, 생물학 및 의학의 중요한 도구이다.단일 세포 주입 실험을 하기 위해 프로브가 세포를 관통하여 물질을 주입할 수 있습니다.유체 포함FM 프로브가 작고 날카롭고 힘에 [1][2]민감하기 때문에 다른 방법과는 달리 성공률은 거의 100%입니다.

단일 세포는 결합 세포 배양 또는 세포 현탁액으로부터 분리할 수 있다.분리된 세포는 확립된 단일 세포 방법에 의해 분석되거나 새로운 군락을 성장시키는 데 사용될 수 있다.FluidFM은 포유류의 세포, 효모 및 [3][4][5]박테리아를 분리하는 데 사용되어 왔다.

단세포의 접착력을 측정함으로써 생물학 및 물질과학의 다른 주제에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있다.유체 포함FM은 이러한 실험의 수행 속도를 높일 수 있으며, 확산 세포의 접착성을 평가할 수도 있다.관심 셀은 언더 압력을 가하여 프로브에 가역적으로 부착됩니다.프로브를 들어올림으로써 접착력을 pN [6][7][8]분해능으로 측정할 수 있다.

단일 세균 접착 실험을 수행하는 방법은 단일 세포와 동일합니다.그것은 박테리아 세포가 그들의 표면과 어떻게 상호 작용하는지 [9]그리고 서로에 대한 정보를 제공한다.

콜로이드 실험을 통해 콜로이드 입자와 표면 간의 상호작용력과 복잡한 기판의 국소 탄성을 측정할 수 있습니다.일반적으로 콜로이드는 AFM 프로브에 미리 접착되어야 하기 때문에 이러한 실험을 수행할 수 있는 속도는 다소 낮습니다.반면 콜로이드 프로브는 유체에 가역적으로 부착할 수 있습니다.저압에 의한 FM 프로브.따라서 하나의 프로브를 여러 실험과 콜로이드에 [8][10]사용할 수 있습니다.

나노 리소그래피는 나노미터 범위의 구조를 식각, 쓰기 또는 인쇄하는 과정입니다.프로브 끝을 통해 소량의 유체를 분사할 수 있습니다.유체 포함서브 fL의 분사 볼륨을 많은 pL로 FM합니다.FluidFM은 공기와 [11][12]액체 모두에서 작동합니다.

스폿은 나노미터에서 단일 마이크로미터까지의 범위에서 스폿과 고밀도 어레이를 인쇄하는 공정입니다.거의 모든 액체를 인쇄할 수 있습니다.예를 들어, 인쇄된 입자는 올리고뉴클레오티드, 단백질, DNA, 비리온 또는 박테리아 클론일 수 있습니다.스팟은 나노피펫이 표면에 닿아 짧은 압력 [12][13]펄스로 프로브에서 물질이 방출될 때 생긴다.

레퍼런스

  1. ^ 2013. O. Guillaume - 젠틸, E. 포토프, D.Osola, P. Dörig, T. Zambelli & J. A.Vorholt.단세포 핵에 강제로 제어된 유체 주입.Small, 9 (11), 1904 – 1907.doi: 10.1002 / sml.201202276
  2. ^ 2009. A.마이스터, M. Gabi, P. Behr, P. Studer, J. Vörös, P. Niedermann, J. Bitterli, J. Polesel - Maris, M. Liley, H. Heinzelmann 및 T. Zambelli.FluidFM: 원자력 현미경과 나노유체학을 단일 세포 및 그 이상의 용도에 사용할 수 있는 범용 액체 공급 시스템에 결합.나노레터, 9(6), 2501~2507.doi:10.1021/nl901384x
  3. ^ 2014년 O. Guillaume-Gentil, T. Zambelli & J.A.Vorholt.유체력 현미경을 통한 부착 배양으로부터 단일 포유동물 세포 분리.랩 온 칩, 14(2), 402–14.doi:10.1039/c3lc51174j
  4. ^ 2010년, P.도릭, P. 스티펠, P. 베어, E. 사라즐릭, D.Bijl, M. Gabi, J. Vörös, J.A. Vorholt & T. Zambelli.Fluid를 통한 생존 가능한 포유동물 세포 및 미생물의 힘 조절 공간 조작FM테크놀로지Applied Physical Letters, 97(2), 023701 1~3.doi:10.1063/1.3462979
  5. ^ 2013. P. Stiefel, T. Zambelli & J.A.Vorholt.세포권으로부터의 호기성 무산소 광영양에 대한 유체력 현미경법 적용에 의한 광학 표적 단일 박테리아 분리.응용 및 환경 미생물학, 79(16), 4895-4905.doi:10.1128/AEM.01087-13
  6. ^ 2014년, E. 포토프, D.프랑코, V.달레산드로, C.스타크, V. Falk, T. 잠벨리, J. A.Vorholt, D.Poulikakos & A.페라리.내피화를 촉진하는 합리적인 표면 텍스처 디자인.Nano Letters, 14(2), 1069–1079.doi:10.1021/nl4047398
  7. ^ 2012. E. 포토프, O. 기욤 - 젠틸, D.Osola, J. Polesel - Maris, S. LeibundGut - Landmann, T. Zambelli & J. A.Vorholt.효모와 포유동물 세포의 접착력 신속 및 연속 정량화.PLoS ONE, 7(12), e52712.doi:10.1371/journal.pone.0052712
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