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顯微鏡技術(shù)在水下的應(yīng)用

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放大字體  縮小字體    發(fā)布日期:2019-05-03  來源:儀器信息網(wǎng)  作者:Mr liao  瀏覽次數(shù):956
顯微鏡技術(shù)在水下的應(yīng)用

生物成像: 新方法可以在自然條件下,讓生物學(xué)家探測細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能

要充分了解生物材料如細(xì)胞膜或蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能,生物學(xué)家需要在它們的原始天然狀態(tài),和水的環(huán)境中去研究它們。如今,研究人員報(bào)告一種可以提供此信息的高分辨率的技術(shù),在生物友好的條件下。該小組已研制出一種原子力顯微鏡,可以研究呆在水中的樣品,這種溫和的環(huán)境足以分析脆弱的生物的表面的。 在一個(gè)典型的原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)中,一個(gè)鋒利的尖可以掃描材料的表面,由于它與表面上的分子或原子的作用而產(chǎn)生一個(gè)力,進(jìn)而產(chǎn)生一個(gè)圖象。AFM可以根據(jù)表明的形狀和電學(xué)性能生成原子尺度的信息。該技術(shù)非常適合于在空氣中以及與強(qiáng)大的能承受堅(jiān)硬,成像銳利尖端接觸的樣品。 細(xì)胞和蛋白質(zhì)的生物結(jié)構(gòu)是潮濕和濕軟的,不太適合原子力顯微鏡(AFM)。美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的化學(xué)工程師Seong H. Kim,想使原子力顯微鏡技術(shù)應(yīng)用于生物樣品。他認(rèn)為,這樣的技術(shù)可以幫助生物學(xué)家研究嵌入細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)或神經(jīng)細(xì)胞的電勢。 為了使AFM適應(yīng)于生物樣品,Seong以在勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員在20世紀(jì)90年代開發(fā)的掃描極化力顯微鏡為基礎(chǔ)建立了一個(gè)新方法(Appl. Phys. Lett. 1995, DOI: 10.1063/1.114541)。在該方法中,AFM的針尖處于一個(gè)外加電壓之下,電壓主要根據(jù)露在空氣中的表面上的電荷。該方法不要求與成像表面進(jìn)行物理接觸。相反,表面上的靜電吸引或排斥的針尖,建立可測量的力。 在該領(lǐng)域的研究人員認(rèn)為,該技術(shù)在水下是行不通的。當(dāng)Kim研究小組第一次在水中嘗試的時(shí)候,他們發(fā)現(xiàn),溶解的離子覆蓋在針尖表明,進(jìn)而干擾針尖與樣品表面的相互作用。但是,他們克服此問題的方法是,將尖端處的正電壓和負(fù)電壓之間進(jìn)行振蕩處理。隨著這種振蕩,離子不能呆在針尖,以干擾與測量。 為了證明水下測量的概念,Kim研究小組對一個(gè)金表面進(jìn)行成像,金表面覆蓋了一個(gè)自組裝的帶電聚合物單層膜。用AFM技術(shù),該球隊(duì)可以給出表明的一個(gè)圖,并區(qū)分正、負(fù)電荷。 Kim說,目前尚不清楚是什么這種濕潤方法的極限分辨率決。最好的AFM方法可以提供原子級的分辨率。Kim說,眼下他的方法可以辨別大小為200 nm的物體。成像使用的針尖約10至20納米寬,所以更高的分辨率應(yīng)該是可能的。 事實(shí)上,你可以真正在液體中用這種方法,這對生物研究人員來說是有趣的:  。如果Kim的小組可以證明它可以應(yīng)用于與實(shí)際的生物樣品,可以制作一個(gè)用戶友好的版本,他說,該方法可以給生物學(xué)家提供一些獨(dú)特的技術(shù)。目前使用的技術(shù),沒有能比得上用AFM所獲得的無法比擬的空間分辨率,Stieg說。
 

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關(guān)鍵詞: 針尖 原子 生物 顯微鏡 樣品
 
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