Introduction
Atomic force microscopy (AFM) er en teknikk som muliggjør kvalitativ og kvantitativ avbildning og sondering av et materiale som overflaten. 4-6 Tradisjonelt AFM benyttes for evaluering av overflatetopografi, morfologi og struktur av fler phasic materialer. AFM har evnen til kvantitativt vurdere nano-skala interaksjoner, for eksempel kostnad, tiltrekning, frastøting og heft krefter mellom en bestemt probe og underlag i både luft og flytende medier. 7,8 Den AFM opprinnelig utviklet av Binning, Quate og Gerber 9 bruksområder en sonde av kjent / bestemt følsomhet og våren konstant å nærme seg og / eller skanne en prøve. På grunn av de fysiske vekselvirkninger mellom sonden og prøven, cantilever avledet ved kontakt eller nærhet og avhengig av driftsmodusen kan denne avbøyning settes å skaffe topografien av prøven eller måle krefter tilstede mellom probe og prøve. Modifikasjoner på AFM tekniskque, slik som kolloidalt probe nanoscopy, har 10 tillatt forsker for å direkte vurdere nano-force interaksjoner mellom to materialer som finnes i et kolloidalt system av interesse.
I kolloidalt probe nanoscopy, er en sfærisk partikkel av grepet er festet til toppen av en konsoll, ved å erstatte de tradisjonelle koniske og pyramidale tips. En sfærisk partikkel er ideell for å tillate sammenligning med teoretiske modeller som Johnson, Kendal, Roberts (JKR) 11 og Derjaguin, Landau, Vervwey, Overbeek (DLVO) 12-14 teorier og å minimere påvirkning av overflateruhet på målingen. 15 Disse teoriene brukes til å definere kontakt mekanikk og inter-partikkel styrkene forventes innenfor et kolloidalt system. Den DLVO teorien kombinerer de attraktive van der Waal krefter og frastøtende elektrostatiske krefter (på grunn av elektriske doble lag) til kvantitativt forklare aggregering oppførsel av vandige kolloidale systemer, mens JKR teori omfatter effekten av kontakttrykket og adhesjon til modellen elastisk kontakt mellom to komponenter. Så snart en passende probe er produsert, blir den brukt til å nærme seg en hvilken som helst annet materiale / partikkel for å evaluere kreftene mellom de to komponentene. Ved hjelp av en standard fremstilt spiss vil være i stand til å måle interaktive krefter mellom at spissen og et materiale av valg, men fordelen med å bruke et spesiallaget kolloidalt sonde tillater måling av krefter som finnes mellom materialer som finnes i det studerte system. Målbare interaksjoner omfatter:.. Klebemiddel, attraktiv, frastøtende, ladning, og til og med elektrostatiske krefter til stede mellom partiklene 16. I tillegg kan det kolloidale probe teknikken brukes til å utforske tangensielle krefter til stede mellom partikler og materiale elastisitet 17,18
Evnen til å utføre målinger i forskjellige media er en av de store fordelene med kolloidalt probe nanoscopy. Omgivelsesbetingelser, flytende media eller fuktighetskontrollerte forhold kan alle brukes til å etterligne miljømessige forholdene i systemet undersøkt. Evnen til å foreta målinger i et flytende miljø muliggjør studium av kolloidale systemer i et miljø som det naturlig forekommer; således å være i stand til kvantitativt å erverve data som er direkte oversettbare til systemet i sin naturlige tilstand. For eksempel kan partikkelinteraksjoner stede i doserte doseinhalatorer (MDI) blir undersøkt ved bruk av en modell flytende drivmiddel med liknende egenskaper til drivmidlet som brukes i MDIs. De samme interaksjoner, målt i luft ikke vil være representativ for systemet eksisterer i inhalatoren. Dessuten kan det flytende medium være modifisert for å evaluere effekten av fuktighetsinntrengning, et sekundært overflateaktivt middel, eller temperaturen på partikkelinteraksjonene i en MDI. Evnen til å kontrollere temperatur kan brukes til å etterligne visse trinn i produksjonen av kolloidale systemer for å evaluere hvor temperaturen enten i produksjonen av ellerlagring av kolloidale systemer kan ha en innvirkning på partikkel interaksjoner.
Målinger som kan oppnås ved bruk av kolloidalt sonder inkluderer; Topografi skanning, individuelle kraft-avstand kurver, kraft-avstand vedheft maps, og bor kraft-distanse. Viktige parametere som måles ved hjelp av kolloidalt probe nanoscopy Metoden som presenteres i dette dokumentet består av snap-in, maks belastning, og separasjon energi verdier. Snap-in er en måling av de tiltrekningskrefter, maks last verdien av maksimal adhesjon styrken, og separasjonsenergi bringer den energien som kreves for å trekke partikkelen fra kontakt. Disse verdiene kan måles ved momentan-eller holdestyrkemålinger. To forskjellige typer dvele målinger inkluderer nedbøyning og innrykk. Lengden og typen av holde målingen kan være spesielt valgt for å etterligne spesifikke interaksjoner som er til stede innenfor et system av interesse. Et eksempel er å bruke nedbøyning dwell - som inneharprøvene som er i kontakt ved en ønsket avbøyning verdi - for å evaluere de klebende bindingene som utvikler seg i aggregater dannet i dispersjoner. De klebende bindingene som dannes kan måles som en funksjon av tiden, og kan gi innsikt i de krefter som kreves for å redispergere aggregatene etter langvarig lagring. Den mengde data som kan oppnås ved hjelp av denne metoden er et testament til allsidigheten av metoden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
En. Klar Kolloidalt Probe og AFM Substrat
- For å forberede kolloidale prober, bruk en metode utviklet tidligere av forfatterne. 19
- I korte trekk, bruker en 45 ° vinkel holder å feste et tipless cantilever på den spesifikke vinkel på 45 ° (figur 1A).
- Tilbered en epoxy glide ved å smøre et tynt lag av epoksy på et objektglass. Bruk en ren spatel eller en langsom strøm av nitrogen for å sikre at laget av epoxy tilsatt til objektglass er av minimal høyde.
- Fest epoxy lysbildet til en 40X optisk zoom mikroskop objektivet ved hjelp av en spesialdesignet holder (Figur 1B). Så bruker cantilever å nærme epoxy lysbilde og skaffe seg en liten mengde epoxy på cantilever.
- Gjenta disse trinnene for å også legge ved en enkelt partikkel av interesse på toppen av cantilever (figur 1C).
- Forbered AFM underlaget ved å feste kolloidalt paripartikler som på en AFM dekkglass ved hjelp av en termomonteringslimet.
- Varm en 35 mm runde dekkglass til 120 ° C, og påfør en liten mengde av limet til dekkglass. Den høye temperatur som er nødvendig til å smelte det termoplastiske klebemiddel for påføring.
- Så kult, dekkglass til 40 ° C før støvtørking kolloidale partikler på limet. MERK: Ved 40 ° C limet er tilstrekkelig satt at partiklene ikke vil bli innebygd i lim, men limet er klebrig nok til å sikre at partiklene fester seg til substratet.
- Videre kjøle dekk til RT og bruk en mild strøm av nitrogen for å blåse av eventuelle overskytende fristilt partikler.
- Vask substratet flere ganger med det flytende medium som skal brukes for kolloidale probe målinger for å sikre at alle føyde partikler fjernes fra substratet. MERK: Dette er viktig for å redusere virkningene av frittflytende partikler under målingen, noe som kan interopptre med cantilever og introdusere feil i resultatene.
2. Montere Kolloidalt Probe, Justere Laser, og equilibrating System
- Monter dekkglass med kolloidale partikler i den nedre halvdelen av en flytende celle, og pass på at O-ringen sitter riktig for å forhindre lekkasje.
- Plasser en hydrofob transparent ark på objektbord for å beskytte mot en hvilken som helst væske som kan lekke under forsøket, spesielt hvis det bare ved hjelp av den nedre halvdelen av en væskecelle for måling, og plassere den flytende cellen på objektbordet. MERK: For enkelhets skyld kan man bruke bare den nederste halvdelen av en flytende celle, gitt at systemet kan bli utlignet tilstrekkelig; tips - fordampningen endrer tilstanden til måling og påvirker resultatene / lesing.
- Fest kolloidalt sonde til AFM skanning hode og montere på AFM. Med AFM instrument programvare på, bruke knottene påskanne hodet for å bringe cantilever spissen i fokus. MERK: Alle prosedyresteg og målingene ble gjennomført ved hjelp av en MFP-3D-Bio AFM med Asylum Research programvare.
- For å maksimere intensiteten, justere laseren på spissen av cantilever å bruke de riktige justeringsknottene på skannehodet.
- La systemet bringes til likevekt i 5-10 min eller til å avlede verdien stabiliseres. Bruk nedbøyning justeringsknappen for å bringe nedbøyning til null eller litt negativ.
- Etter at systemet er ekvilibrert i luft, bruk AFM-programvare (Thermal Panel i vinduet Master panel) til termisk beregne InvOLS (følsomhet) og fjærkonstanten til det kolloidale probe. NB: Denne følsomhet blir midlertidig benyttes inntil den egentlige følsomhet måles ved avslutningen av målingen (se punkt 4).
- Velg enten "Cal Spring Konstant" eller "Cal InvOLS", og klikk deretter på "Capture Termisk data".
- Nåren fremtredende topp er åpenbar, slutte å fange data, og klikk for å zoome over hovedtoppen.
- Klikk på "Initial Fit" etterfulgt av "Fit Thermal data", for å få den automatisk beregnet våren konstant eller InvOLS verdier.
- Tilsett langsomt 2 ml av væskemediet til væsken cellen ved hjelp av en sprøyte, og sikrer at ingen bobler er til stede rundt hele cantilever. Re-rette inn lasers, siden brytningsindeksen for mediet er nå endret, og igjen stabilisere systemet slik at nedbøyningen verdi for å stabilisere seg før justering av nedbøyningen tilbake til null. MERK: Hvis en stor temperatur forskjell mellom miljø og væske, vil ekvilibreringen ta lengre tid.
Tre. Imaging and Data Acquisition
- Sett den første skannestørrelsen til 20 mikrometer, skann hastighet til 1 Hz, skanning vinkel 90 °, settpunkt til 0,2 V og få en skanning av prøven. Juster forsterkning etter behov for å oppnå overlappende sporog spore kurver.
- Når en partikkel av interesse er funnet, umiddelbart zoome inn på det partikkel for å begrense utvidede sonde interaksjoner med substratet før å skaffe kraft volummålinger.
- Når zoomes inn, få en tilstrekkelig bilde av en enkelt partikkel eller en del av en enkelt partikkel. Deretter bytte til Force Panel i programvaren. Ta den røde posisjon bar i høyeste posisjon, sette kraft avstand til 5 mikrometer, skannehastighet til 0,1 Hz, trigger kanal stykke og gjennomføre en enkelt kraft måling. Kontroller at sonden ikke kontakt med substratet.
- Fra enkelt måling grafen innhentet, beregne den virtuelle nedbøyning linjen ved å høyreklikke på grafen vinduet, og velge "Beregn Virtual Def Line"-alternativet. Dette vil automatisk beregne den virtuelle nedbøyning og oppdatere verdien som trengs i programvaren.
- Endre trigger kanal nedbøyning og sette triggerpunkt til 20 nm. Sett kraft distledelse til en mikrometer og justere skannehastighet som ønsket avhengig av de målte krefter interesse.
- Justere manuelt verdien for nedbøyning Inverse Optisk Lever Følsomhet (InvOLS) i Review Force Panel etter å gjennomføre 2-3 påfølgende foreløpige enkelt kraft målinger.
- Gjennomføre en enkelt kraft måling, klikk deretter på "Review"-knappen på Force Panel som åpner opp en Master Force Panel.
- Marker mest nylig avsluttet kraft måling. Under "Axis" overskriften sikre at kun "DeflV" er merket. Endre "X-akse" input-feltet til "september" ved hjelp av rullegardinmenyen, og klikk på "lage grafen."
- Klikk på "Parm"-kategorien på Master Force Panel og justere verdien av "InvOLS" helt til kontakten regionen av grafen er helt loddrett. Deretter fylle denne verdien i "Defl InvOLS"-feltet ligger under Cal60, sub-kategorien i Force-fanen ligger på hoved Master Panel vinduet.
- Gjenta dette 2-3 ganger for å sikre at InvOLS verdien ikke endres vesentlig.
- Nå som alle parametere er satt opp, må du sørge for at den flytende medium nivå er likevel tilstrekkelig og at nedbøyning er fortsatt stabil. MERK: På dette tidspunktet, kan enkelt kraft kurver eller force maps oppnås. Hvis dvele kraft målinger er ønsket, kan nås dvele alternativer i Force Panel.
4. Post-tuning av følsomhet for analyse
- Etter gjennomføring av målingen anskaffelse, måle den reelle følsomhet av det kolloidale probe. For å gjøre dette, gjennomfører en kraft måling ved hjelp av en forholdsvis stor nedbøyning / kraft med det kolloidale sonden i det samme flytende medium mot et "uendelig" hard overflate slik som glimmer. MERK: Sensitiviteten ble innhentet etter ferdigstillelse av forsøkene fordi det store utslag / kraft kan skade colloIDAL sonder tilberedt med porøse eller skjøre kolloider.
- Helningen på kontakt region brukes av programvaren for å automatisk beregne følsomheten (fig. 2). Bruk denne sanne verdien av følsomhet under dataanalyse av alle kurver innhentet ved hjelp av den aktuelle kolloidalt sonde.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Flytende kolloidale systemer brukes i flere farmasøytiske legemiddelleveringssystemer. For inhalering medikamentavgivelse, er et vanlig kolloidalt system suspensjonen under trykk oppmålt dose inhalator (PMDI). Partikkel interaksjoner stede innenfor PMDI spiller en viktig rolle i utformingen fysisk stabilitet, lagring og levering av legemidler ensartethet. I dette manuskriptet, ble interpartikkelkrefter mellom porøse lipid-baserte partikler (~ 2 mikrometer optisk midlere partikkeldiameter) i en modell drivmiddel (2H, 3H-perfluoropentane) evaluert ved RT for å formidle funksjonaliteten og mulige feil som er knyttet til frem fremgangsmåte.
Figur 3 viser to representative kolloidale prober fremstilt ved hjelp av de lipid-baserte inhalerbare partikler som kan brukes for kolloidalt probe nanoscopy. Det er viktig at en enkelt kolloidal partikkel er festet til toppen av braket slik at det er den mest fremtredende trekk, og vil være det første punkteti kontakt i løpet av målingen. Dette sikrer at interaksjoner måles er ene og alene på grunn av den kolloide partikler. Ved å legge til flere partikler eller partikkel-agglomerater kan gi feilaktige resultater (figur 4) på grunn av flere cantilever deformasjoner forårsaket av både partikler samtidig som avføler den samme enkelt partikkel til stede på substratet. Ved hjelp av riktig forberedt kolloidale sonder, kan topografiske bilde av en partikkel-substrat slik som de som er vist i figur 5 kan oppnås i et flytende medium.
Topografi skanner ved hjelp av en kolloidal probe vil være mindre definert enn de som ble oppnådd ved hjelp av en spisset konisk spiss; Men i CPN, er det viktigste formålet med en topografisk scan for å finne en partikkel på underlaget som kan brukes til å evaluere de inter-partikkel interaksjoner. Figur 6 formidler flere kraft kurver man kan støte på når du utfører kolloidale probe målinger i et flytende medium . Flytende målingerinneholde flere feilkilder under målingen, og man bør være klar over alle kilder til riktig minimere deres innvirkning på nøyaktigheten av målingen (Figur 6A).
Den raske og skarpe topper tydelig i kraft kurve i Figur 6B indikerer en plutselig forstyrrelser i systemet i løpet av målingen. Dette kan tilskrives AFM instrument bevegelse eller en plutselig støy i bakgrunnen (ex. døren slamming, nysing) som resulterer i en kort periode med øyeblikkelig og rask destabilisering. I figur 6C svingning av grunnlinjen i tilnærmingen og tilbaketrekkingen av cantilever foreslå et problem med det flytende medium. Dette kan forekomme dersom væsken celle ikke er tilstrekkelig fylt slik at fordampning av det medium som har en stor innvirkning på stabiliteten av systemet og målingen. En alternativ kilde til denne ustabilitet kan være uriktig ekvilibrering av cantilever i liquid medium før analyse. Cantilever er følsom for endringer i temperatur og handlinger som "topping off" den flytende celle krever tilstrekkelig re-ekvilibreringstid. Figur 6D viser en grunnlinjeforskyvning under ankomsten og trekke syklus. Dette rene skiftet er fraværende under momentant kraft målinger, men er mer tydelig i dwell kraft målinger. Denne drift er en effekt av cantilever termisk drift, noe som kan oppstå av flere grunner, inkludert: langsom fordampning av det flytende medium som fører til en endring i temperaturen av mediet, ved bruk av et medium som fortsatt ekvilibrering til omgivende temperatur, eller gjennomfører måling i et miljø som ikke er ideelt kontrollert. Minimale jevn skift i temperaturen av det flytende medium i løpet av målingen produsere slike fonner. Denne type måling drift er vanskelig å kontrollere for høy inndamping av væsker, med mindre en lukket væske cellen brukes under målingen; however, kan de fleste AFM analyse programvare korrigere slike fonner.
Etter at alle styrbare feilkilder er blitt dempet, og systemet er hensiktsmessig bragt i likevekt, kan adhesjonen kartlegging anvendes for å oppnå en stor statistisk legeme av data over en bestemt størrelse av prøven. Force kartlegging kan brukes uavhengig eller i forbindelse med topografiske skanning for å evaluere effekten av topografien på partikkel lim krefter (figur 7). Force kartlegging vil gi to store grafer av interesse: et topografisk kart av prøven basert på den høyde hvor de utkragede kontakter substratet (figur 7A), og en adhesjon kart formidle den maksimale trekkraft av hver enkelt kraft-kurve (figur 7B). Grafen i figur 7B kan også anvendes for å oppnå en numerisk gjennomsnitt og standardavvik for adhesjon og snap-in krefter, samt separasjon energier i hele prøven. Disse rådata griperhs kan sees på som tredimensjonale gjengivelser av topografien eller spredning av adhesjons målinger over hele prøven (figur 7C / D) og overliggende dem vil gi en tredimensjonal illustrasjon av fordelingen av de adhesjons-krefter som funksjon av topografien ( Figur 7E). Denne type data gir kritisk forståelse av de krefter som finnes mellom kolloider og hvor overflaten av kolloider ytterligere effekt interaksjoner.
I tillegg bor kraft målinger kan brukes til å evaluere effekten av kontaktmekanikk og lengden av kontakten på krefter. Faste lipidpartikler ble brukt for å formidle virkningen av holdetid på de målte adhesive krefter (figur 8). Figur 8 viser at lim krefter øker som en funksjon av tiden ved hjelp av innsnitt, bor, mens de platå ved hjelp av avbøyning bor. Denne trenden blir mer tydelig på lengre holdetider (180 sek).
.. Figur 1. Visning av metoden som brukes til å produsere kolloidale prober for kolloidalt probe nanoscopy (A) AFM cantilever, festet til en spesialdesignet 45 ° cantilever holder, (B) Epoxy / Partikkel lysbilde er festet til en sekundær holder som skyves inn mikroskopet objektivet, (C) Den cantilever er langsomt hevet til å erverve epoxy og en partikkel.
Figur 2. Følsomheten av cantilever er hellingen av kontakt regionen i en nedbøyning vs z-avstand kurve.
Fig. 4. Anvendelse av en kolloidal probe som har flere partikler som er festet, kan føre til den feilaktige duplisering av en enkelt partikkel tilstede på substratet i løpet av det topografiske skanning av substratet.
Figur 5. Topografi skanninger som oppnås ved hjelp av en riktig fremstilt, kolloidalt probe. (A) en stortskanne avsløre flere partikler av interesse, (B) en mer fokusert scan avslører en stor partikkel av interesse, (C) en skanning fokusert på overflaten av en enkelt partikkel.
.. Figur 6 kraft kurver som oppnås med forskjellige begrensninger som man må være klar over (A) Eksempel på en god kraft-kurve, (B) kraft kurve som viser en forstyrrelse, enten ved bevegelse av AFM eller av støy til stede i løpet av målingen, (C ) svingning på grunn av un-ekvilibrert cantilever kan føre til ustabile tilnærming / trekke, (D) termisk drift til stede under en måling, eksisterer på grunn av langsom fordampning fører til avkjøling av mediet eller ustabil miljøkontroll.
.. Figur 7 Adhesjon kraft kartlegging som kan oppnås ved bruk av kolloidalt probe nanoscopy (A) topografiske fordelingen av prøveflaten,. (B) fordeling på maks heftstyrken på tvers av prøven (C / D) 3-dimensjonale representasjoner av diagrammene vist i henholdsvis a og b, (E) overlapping av topografi og heft krefter som produserer en enkelt tredimensjonal illustrasjon av de adhesjons-krefter som funksjon av topografi.
Figur 8. Heft krefter, målt som en funksjon av holdetiden ved bruk av to ulike holde målinger (n = 30), (◊) indentering (□) nedbøyning; * Angir en signifikant forskjell mellom verdiene på den bestemte tidspunkt ved hjelp av en tosidig t-test med 95% konfidensintervall (P <0,05).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Flere kilder til ustabilitet i systemet til stede under flytende kolloidalt probe nanoscopy lett kan reduseres gjennom riktig balansen prosedyrer. Ustabiliteter som diskutert tidligere føre til feilaktige resultater og kraft kurver som er vanskeligere å analysere objektivt. Hvis alle kilder til ustabilitet har blitt tendens og grafer som ligner den som er vist i figur 4 er fortsatt til stede, kan en annen måleparameter være grunnen. Andre måleparametere som er viktige å vurdere i løpet av kolloidalt sonde nanoscopy inkluderer hastigheten som cantilever er engasjert og tilbaketrukket fra prøven og triggerpunkt av styrken måling. I tillegg bør det legges merke til at plasseringen av det kolloidale sondens senter kan være forskjellig fra en tradisjonell AFM spissen. Derfor er det anbefalt å plassere laser spot rett over midten av sondering partikkel å maksimere nøyaktighet.
Jegt er viktig å velge en hastighet som er tilstrekkelig til den kraft som man er interessert i å måle, og en som er egnet til bruk i det flytende medium. Hvis bare interessert i heft krefter til stede mellom partiklene, er hastigheten på tilnærming ikke kritisk. Men for attraktive og frastøtende kraft målinger mellom partiklene, velger en tilnærming og trekke hastighet som er treg nok er viktig. En tilnærming hastighet bør velges slik at samspillet og ikke hastigheten å dominere utslag av cantilever. En rask metode skygge og vil ikke gi tid for de attraktive interaksjoner til å danne, når en meget langsom tilnærming i et flytende medium vil gi ustabile grunnlinjer i likhet med fig 6C. Den ustabilitet som skyldes en langsom tilnærming er at den flytende oppdriftskraft på cantilever er lik den kraften som brukes i cantilever tilnærming.
En annen måleparameter som bør vurderes før dataOppkjøpet er den endelige trigger kraft. For stor en utløser-kraft kan føre til store deformasjoner under målingen, og kan til og med knuse proben eller prøven, avhengig av materialegenskapene. Alternativt blir for liten for en kraft gi unøyaktige resultater, da væskelaget mellom sonden og prøven ikke kan bli tilstrekkelig skjøvet ut fra mellom partiklene, og dermed den målte interaksjonen ikke er partikkel-partikkel. Metode optimalisering er viktig å riktig screene og teste ulike måleparametre for å sikre at data innhentet er representable og nøyaktig.
Force kartene vist i Figur 7 kan gi store og lett tilgjengelige datasett. Oppløsningen til topografisk kart, og deretter overtrukket tre-dimensjonale representasjoner er direkte relatert til det antall målinger utført. Men selv om et større antall datapunkter vil produsere bilder med høyere oppløsning, skanne ganger kan økes betraktelig.Holde flytende målesystemer stabil gjennom kraft kartlegging kan være utfordrende avhengig av flytende medium og miljøreguleringer. Væske fordampning, noe som er en av de største problemer, kan begrenses ved regelmessig "topping av" av systemet med ytterligere væske. Imidlertid er det viktig at skanningen er satt på pause og nok tid er gitt for re-ekvilibreringen av systemet før gjenoppta målingen. En egnet skannetid bør velges for å sikre at systemet kan holdes stabilt for å sikre nøyaktigheten av målingene.
Evnen til å utføre øyeblikkelig kraft kurver, dvele kraft kurver, og store datasett av kraft maps formidler den allsidigheten av kolloidalt probe nanoscopy i å vurdere interaksjoner stede i kolloidale systemer i miljøer som etterligner naturlig forekommende. Eksperimentelle data innhentet ved hjelp av metoden beskrevet her kan gi viktig innsikt i kolloidal stabilitet, elektrostatiske interaksjoner, ennd koagulasjon kinetikk. Denne informasjonen kan brukes til å screene og eller forbedre dagens kolloidale systemer gjennom ulike bransjer. I tillegg har denne fremgangsmåte kan anvendes med biologiske cellelinjer for å evaluere virkningen av visse stoffer eller materialer (fremstilt på en kolloidal sonde) på celle interaksjoner og funksjoner. Dette kan gi god innsikt i lite molekyl, medisiner og formulering design. Videre, med nylige fremskritt i evnen til å produsere submikron og til og med nano kolloidal prober, kan man bruke fremgangsmåten presentert her for å studere og med nano kolloidale systemer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Forfatterne erkjenner (1) finansiell støtte fra Institutt for nanobiomedical Science & BK21 PLUS NBM Global Research Center for Regenerative Medicine i Dankook University, og fra Priority Research Centers Program (nr. 2009-0093829) finansiert av NRF, Republic of Korea, ( 2) fasilitetene, og vitenskapelig og teknisk bistand, av den australske Senter for Mikroskopi og mikroanalyse ved Universitetet i Sydney. HKC er takknemlig for den australske Forskningsrådet for finansiell støtte gjennom en Discovery Project stipend (DP0985367 & DP120102778). VM er takknemlig for den australske Forskningsrådet for finansiell støtte gjennom en kobling Prosjekttilskudd (LP120200489, LP110200316).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Double-Bubble Epoxy | Hardman | 4004 | |
| Veeco Tipless Probes | Veeco | NP-O10 | |
| Porous Particles | Pearl Therapeutics | ||
| Atomic Force Microscope (MFP) | Asylum | MFP-3D | |
| SPIP Scanning Probe Image Processor Software | NanoScience Instruments | ||
| 35 mm Coverslips | Asylum | 504.003 | |
| Tempfix | Ted Pella. Inc. | 16030 |
References
- Sindel, U., Zimmermann, I. Measurement of interaction forces between individual powder particles using an atomic force microscope. Powder Technology. 117, 247-254 (2001).
- Ducker, W. A., Senden, T. J., Pashley, R. M. Direct measurement of colloidal forces using an atomic force microscope. Nature. 353, 239-241 (1991).
- Israelachvili, J. N., Adams, G. E. Measurement of forces between two mica surfaces in aqueous electrolyte solutions in the range 0–100 nm. Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. 1, 975-1001 (1978).
- Upadhyay, D., et al. Magnetised thermo responsive lipid vehicles for targeted and controlled lung drug delivery. Pharmaceutical Research. 29, 2456-2467 (2012).
- Chrzanowski, W., et al. Biointerface: protein enhanced stem cells binding to implant surface. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 23, 2203-2215 (2012).
- Chrzanowski, W., et al. Nanomechanical evaluation of nickel–titanium surface properties after alkali and electrochemical treatments. Journal of The Royal Society Interface. 5, 1009-1022 (2008).
- Tran, C. T., Kondyurin, A., Chrzanowski, W., Bilek, M. M., McKenzie, D. R. Influence of pH on yeast immobilization on polystyrene surfaces modified by energetic ion bombardment. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 104, 145-152 (2013).
- Page, K., et al. Study of the adhesion of Staphylococcus aureus to coated glass substrates. Journal of materials science. 46, 6355-6363 (2011).
- Binnig, G., Quate, C. F., Gerber, C.
- Butt, H. -J. Measuring electrostatic, van der Waals, and hydration forces in electrolyte solutions with an atomic force microscope. Biophysical Journal. 60, 1438-1444 (1991).
- Johnson, K., Kendall, K., Roberts, A. Surface energy and the contact of elastic solids. Proceedings of the Royal Society of London. A. Mathematical and Physical Sciences. 324, 301-313 (1971).
- Deraguin, B., Landau, L. Theory of the stability of strongly charged lyophobic sols and of the adhesion of strongly charged particles in solution of electrolytes. Acta Physicochim: USSR. 14, 633-662 (1941).
- Derjaguin, B., Muller, V., Toporov, Y. P. Effect of contact deformations on the adhesion of particles. Journal of Colloid and Interface Science. 53, 314-326 (1975).
- Verwey, E. J. W., Overbeek, J. T. G.
- Kappl, M., Butt, H. J. The colloidal probe technique and its application to adhesion force measurements. Particle & Particle Systems Characterization. 19, 129-143 (2002).
- Tran, C. T., Kondyurin, A., Chrzanowski, W., Bilek, M. M., McKenzie, D. R. Influence of pH on yeast immobilization on polystyrene surfaces modified by energetic ion bombardment. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. , (2012).
- Sa, D. J., de Juan Pardo, E. M., de Las Rivas Astiz, R., Sen, S., Kumar, S. High-throughput indentational elasticity measurements of hydrogel extracellular matrix substrates. Applied Physics Letters. 95, 063701-063701 (2009).
- Zauscher, S., Klingenberg, D. J. Friction between cellulose surfaces measured with colloidal probe microscopy. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 178, 213-229 (2001).
- Sa, D., Chan, H. -K., Chrzanowski, W. Attachment of Micro- and Nano-particles on Tipless Cantilevers for Colloidal Probe Microscopy. International Journal of Colloid and Interface. , (2014).
