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Chemistry

El examen cuantitativo y cualitativo de las interacciones entre partículas Uso coloidal Sonda Nanoscopia

Published: July 18, 2014 doi: 10.3791/51874

Introduction

Microscopía de fuerza atómica (AFM) es una técnica que permite obtener imágenes cualitativa y cuantitativa de sondeo y de una superficie de material. 4-6 Tradicionalmente, AFM se utiliza para la evaluación de la topografía de la superficie, la morfología y la estructura de los materiales multifásicos. AFM tiene la capacidad de evaluar cuantitativamente las interacciones a escala nanométrica, como las fuerzas de carga, de atracción, de repulsión y de adhesión entre una sonda y el sustrato específico en el aire y el medio líquido. 7,8 La AFM desarrollado originalmente por Binning, Quate y Gerber 9 usos una sonda de conocidos / determinada sensibilidad y constante del resorte de acercarse y / o escanear una muestra. Debido a las interacciones físicas entre la sonda y la muestra, el voladizo se desvía durante el contacto o la proximidad y en función del modo de funcionamiento, esta desviación puede ser traducido para adquirir la topografía de las fuerzas presentes entre la sonda y la muestra de muestra o medida. Las modificaciones de la técnica AFMQue, como nanoscopía sonda coloidal, 10 han permitido científico para evaluar directamente las interacciones nano-fuerza entre dos materiales presentes en un sistema coloidal de interés.

En nanoscopía sonda coloidal, una partícula esférica de elección está unido a la cúspide de un voladizo, la sustitución de las puntas tradicionales cónicos y piramidales. Una partícula esférica es ideal para permitir la comparación con los modelos teóricos como el de Johnson, Kendal, Roberts (JKR) 11 y Derjaguin, Landau, Vervwey, Overbeek (DLVO) 12-14 teorías y reducir al mínimo la influencia de la rugosidad de la superficie en la medición. 15 Estas teorías se utilizan para definir la mecánica de contacto y las fuerzas entre las partículas esperados dentro de un sistema coloidal. La teoría DLVO combina las fuerzas de van der Waals atractiva y fuerzas electrostáticas repulsivas (debido a las capas dobles eléctricas) para explicar cuantitativamente el comportamiento de agregación de los sistemas coloidales acuosas, mientras que la JTeoría KR incorpora el efecto de la presión de contacto y la adherencia para modelar el contacto elástico entre dos componentes. Una vez que se produce una sonda apropiada, que se utiliza para acercarse a cualquier otro material / partículas para evaluar las fuerzas entre los dos componentes. Usando una punta estándar fabricado uno será capaz de medir fuerzas interactivas entre esa punta y un material de elección, pero la ventaja de utilizar una sonda coloidal por encargo permite la medición de las fuerzas presentes entre los materiales presentes en el sistema estudiado. Interacciones medibles incluyen:.. Adhesiva, atractivo, repulsivo, cargo, y las fuerzas electrostáticas presentes incluso entre las partículas 16 Por otra parte, la técnica de la sonda coloidal se puede utilizar para explorar las fuerzas tangenciales presentes entre las partículas y la elasticidad material de 17,18

La capacidad para llevar a cabo mediciones en diferentes medios de comunicación es una de las principales ventajas de nanoscopía sonda coloidal. Condiciones ambientales, líquido media, o condiciones de humedad controlada se pueden usar para imitar las condiciones ambientales del sistema estudiado. La capacidad para llevar a cabo mediciones en un medio líquido permite el estudio de sistemas coloidales en un entorno que se produce naturalmente; por lo tanto, ser capaz de adquirir cuantitativamente datos directamente traducible al sistema en su estado natural. Por ejemplo, las interacciones de partículas presentes en los inhaladores de dosis medidas (IDM) se pueden estudiar usando un propelente líquido modelo con propiedades similares a las del propulsor utilizado en los IDM. Las mismas interacciones medida en el aire no sería representativa de la existente en el sistema de inhalador. Además, el medio líquido puede ser modificado para evaluar el efecto de la entrada de humedad, un tensioactivo secundario, o la temperatura en las interacciones de las partículas en un MDI. La capacidad para controlar la temperatura se puede utilizar para imitar ciertos pasos en la fabricación de sistemas coloidales para evaluar cómo la temperatura ya sea en la fabricación de oalmacenamiento de los sistemas coloidales puede tener un impacto en las interacciones de partículas.

Las mediciones que se pueden obtener utilizando sondas coloidales incluyen; Escaneo Topografía, curvas fuerza-distancia individuales, los mapas de adhesión vigor distancia, y habitar las mediciones de fuerza-distancia. Los parámetros clave que son medidos por el método de nanoscopía sonda coloidal se presenta en este documento incluyen los valores de energía de separación snap-in, carga máxima, y. Snap-in es una medida de las fuerzas de atracción, max cargar el valor de la fuerza máxima adhesión, y la energía de separación transmite la energía necesaria para retirar la partícula de contacto. Estos valores pueden ser medidos a través de mediciones instantáneas o fuerza de permanencia. Dos diferentes tipos de medidas de permanencia incluyen deflexión y la sangría. La longitud y el tipo de medición de permanencia se pueden elegir específicamente para imitar las interacciones específicas que están presentes dentro de un sistema de interés. Un ejemplo es el uso de permanencia deformación - que poseelas muestras que están en contacto con un valor de deflexión deseada - para evaluar las uniones adhesivas que se desarrollan en los agregados formados en dispersiones. Las uniones adhesivas formadas se pueden medir como una función del tiempo y pueden dar una idea de las fuerzas requeridas para redispersar los agregados después de un almacenamiento prolongado. La gran cantidad de datos que se pueden obtener con este método es una prueba de la versatilidad del método.

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Protocol

1. Preparación de la sonda coloidal y AFM Sustrato

  1. Para preparar sondas coloidales, use un método previamente desarrollado por los autores. 19
    1. En breve, utilizar un soporte de ángulo de 45 ° para fijar un voladizo sin punta en el ángulo específico de 45 ° (Figura 1A).
    2. Preparar una diapositiva epoxi untando una capa delgada de epoxi en un portaobjetos de microscopio. Utilice una espátula limpia o una corriente lenta de nitrógeno para asegurar que la capa de epoxi añadido el portaobjetos de microscopio es de altura mínima.
    3. Coloque la diapositiva epoxi a una lente de microscopio 40X óptico zoom utilizando un soporte diseñado a medida (Figura 1B). A continuación, utilice el voladizo de acercarse a la corredera epoxi y adquirir una pequeña cantidad de epoxi en el voladizo.
    4. Repita estos pasos para adjuntar también una sola partícula de interés en el vértice de la viga (Figura 1C).
  2. Prepare el substrato AFM estampando par coloidaltículos sobre un cubreobjetos de AFM utilizando un adhesivo de montaje termoplástico.
    1. Calentar una 35 mm de hoja de la cubierta redonda a 120 ° C, y aplicar una pequeña cantidad de adhesivo a la cubreobjetos. La temperatura alta es necesaria para fundir el adhesivo termoplástico para la aplicación.
    2. Entonces fresco, el cubreobjetos a 40 ° C antes de quitar el polvo de las partículas coloidales en la cola. NOTA: A 40 º C el pegamento se establece suficientemente que las partículas no se convertirá en incrustado en el pegamento, pero el pegamento es lo suficientemente pegajoso para asegurar que las partículas se adhieren al sustrato.
    3. Además enfriar el cubreobjetos a TA y se utilice una corriente suave de nitrógeno para soplar las partículas no unidas en exceso.
    4. Lavar las sustrato varias veces con el medio líquido que se utilizará para las mediciones de sonda coloidales para asegurar que todas las partículas no unidas se eliminan del sustrato. NOTA: Esto es importante para reducir los efectos de las partículas que fluyen libremente durante la medición, lo que puede interactuar con la palanca y introducir errores en los resultados.

2. Montaje de la sonda coloidal, Alineación láser, y el Sistema de equilibrar

  1. Montar el cubreobjetos con las partículas coloidales en la mitad inferior de una celda de líquido, asegurándose de que la junta tórica quede bien asentada para evitar cualquier fuga.
  2. Coloque una lámina transparente hidrofóbica en la platina del microscopio para protegerse de cualquier líquido que pueda fugarse durante el experimento, especialmente si sólo utiliza la mitad inferior de una celda de líquido para la medición, y colocar el celular líquido sobre la platina del microscopio. NOTA: Para simplificar se puede usar sólo la mitad inferior de una celda de líquido, ya que el sistema puede equilibrarse adecuadamente; punta - la evaporación cambia la condición de la medida y los efectos del resultado / lectura.
  3. Conecte la sonda coloidal a la cabeza de exploración AFM y montar en el AFM. Con el software del instrumento AFM, tendrá que utilizar los mandos delel escaneo de la cabeza para llevar la punta en voladizo en el foco. NOTA: Todas las medidas de procedimiento y medidas se completaron mediante un AFM MFP-3D-Bio con el software de Asylum Research.
  4. Para maximizar la intensidad, alinear el láser en la punta del cantilever usando los botones de ajuste adecuados en la cabeza de exploración.
  5. Deje que el sistema se equilibre durante 5-10 minutos o hasta que el valor de deflexión se estabilice. Utilice la perilla de ajuste de desviación para que la desviación a cero o ligeramente negativo.
  6. Después de que el sistema se equilibró en el aire, utilice el software de AFM (Panel térmico de la ventana Panel Master) térmicamente calcular los InvOLS (sensibilidad) y constante del resorte de la sonda coloidal. NOTA: Esta sensibilidad se utiliza temporalmente hasta que la verdadera sensibilidad se mide en la terminación de la medición (ver paso 4).
    1. Seleccione "Cal Constant Spring" o "Cal InvOLS" y luego haga clic en "Captura de Datos térmica".
    2. Una vezun pico prominente es aparente, detener la captura de datos, y haga clic para ampliar sobre el pico principal.
    3. Haga clic en "Initialize Fit" seguido de "ajustar los datos térmicos", para obtener los valores InvOLS constante de elasticidad calculado automáticamente o.
  7. Poco a poco agregue 2 ml del medio líquido a la célula líquida utilizando una jeringa y asegúrese de que no hay burbujas en todo el voladizo. Volver a alinear el láser, ya que el índice de refracción del medio ahora ha cambiado, y una vez más se equilibre el sistema que permite el valor de deflexión que se estabilice antes de ajustar la deflexión de nuevo a cero. NOTA: Si no existe una gran diferencia de temperatura entre el ambiente y líquido, el equilibrio se necesitará más tiempo.

3. Imaging y Adquisición de Datos

  1. Ajuste el tamaño de escaneo inicial a 20 micras, velocidad de exploración a 1 Hz, ángulo de lectura de 90 °, ajuste el punto a 0,2 V y obtener un análisis de la muestra. Ajuste la ganancia según sea necesario para obtener la traza superpuestay volver sobre las curvas.
  2. Una vez que se encuentre una partícula de interés, alejar inmediatamente sobre esa partícula para limitar las interacciones sonda extendida con el sustrato antes de obtener las mediciones de volumen vigor.
  3. Una vez que el zoom, adquirir una imagen suficiente de una sola partícula o porción de una sola partícula. A continuación, cambie al panel de la Fuerza en el software. Traiga la barra de posición de color rojo a la posición más alta, ajuste la distancia vigor a 5 micras, velocidad de barrido a 0,1 Hz, canal de disparo a ninguno y llevar a cabo una sola medida de fuerza. Asegúrese de que la sonda no hace contacto con el sustrato.
  4. En el gráfico de medición único obtenido, calcular la línea de deflexión virtuales haciendo clic derecho sobre la ventana de gráfico y seleccionando la opción "Calcular Virtual Line Def". Esto automáticamente calculará la deflexión virtual y actualizar el valor según sea necesario dentro del software.
  5. Cambie el canal de disparo a la deflexión y establecer el punto de disparo a 20 nm. Ajuste la fuerza distción a 1 micras y ajustar la velocidad de exploración como desee dependiendo de las fuerzas medidas de interés.
  6. Para ajustar manualmente el valor de la desviación óptica inversa Lever Sensibilidad (InvOLS) en el Panel de Revisión de la Fuerza después de la realización de 2-3 mediciones de fuerza única preliminares consecutivos.
    1. Llevar a cabo una medición de la fuerza única, haga clic en el botón "Review" en el panel de la Fuerza que se abre un panel maestro Fuerza.
    2. Resalte la medición de la fuerza que se realizó. En el marco del "Eje" partida asegurar que sólo "DeflV" está marcada. Cambie el campo de entrada "Eje X" a "septiembre" utilizando el menú desplegable y haga clic en "hacer gráfico."
    3. Haga clic en la pestaña "Parm" en el panel principal de la Fuerza y ​​ajustar el valor de "InvOLS" hasta que la zona de contacto de la gráfica es completamente vertical. Luego rellenar este valor en el campo "DEFL InvOLS", ubicado debajo de la Cal60; subpestaña en la pestaña de la Fuerza se encuentra en la ventana principal del Panel Maestro.
    4. Repita este 2-3 veces para asegurar que el valor InvOLS no cambia significativamente.
  7. Ahora que todos los parámetros se han establecido, asegúrese de que el nivel medio líquido es aún suficiente y que la desviación sigue siendo estable. NOTA: En este momento, las curvas de fuerza única o mapas de fuerza se pueden obtener. Si se desean mediciones de fuerza de permanencia, las opciones de permanencia se puede acceder en el Panel de Tareas.

4. Post-sintonización de sensibilidad para el análisis

  1. Después de la finalización de la adquisición de medición, medir la verdadera sensibilidad de la sonda coloidal. Para hacer esto, llevar a cabo una medición de la fuerza utilizando una cantidad relativamente grande de deflexión / fuerza con la sonda coloidal en el mismo medio líquido contra un "infinitamente" superficie dura, tal como la mica. NOTA: La sensibilidad se obtuvo después de la finalización de los experimentos debido a que la gran desviación / fuerza puede dañar Colloidal sondas preparadas con coloides porosos o frágiles.
  2. La pendiente de la zona de contacto es utilizado por el software para calcular automáticamente la sensibilidad (Figura 2). Utilice este valor verdadero de la sensibilidad durante el análisis de los datos de todas las curvas obtenidas usando que la sonda coloidal en particular.

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Representative Results

Sistemas coloidales líquidos se utilizan para varios sistemas de liberación de fármacos farmacéuticos. Para la administración de fármacos por inhalación, un sistema coloidal común es la suspensión inhalador de dosis medidas presurizado (pMDI). Interacciones de las partículas presentes en el pMDI desempeñan un papel vital en la formulación de la estabilidad física, el almacenamiento, y la uniformidad de administración de fármacos. En este manuscrito, se evaluaron las fuerzas entre partículas entre las partículas a base de lípidos porosos (~ 2 micras medio óptico de diámetro de partícula) en un modelo de propelente (2H, 3H-perfluoropentano) a TA para transmitir la funcionalidad de y posibles errores asociados con la presentada procedimiento.

La Figura 3 muestra dos sondas coloidales representativas preparadas usando las partículas inhalables basados ​​en lípidos que se pueden utilizar para nanoscopía sonda coloidal. Es importante que una sola partícula coloidal está pegada en el vértice del voladizo de tal manera que es la característica más prominente y será el primer puntode ponerse en contacto durante la medición. Esto asegura que las interacciones medidos se deben únicamente a la partícula coloidal. Colocación de múltiples partículas o aglomerados de partículas puede producir resultados erróneos (Figura 4) debido a las múltiples desviaciones en voladizo causadas por tanto las partículas de detección simultáneamente el mismo sola partícula presente en el sustrato. El uso de sondas coloidales preparadas adecuadamente, imágenes topográficas de un sustrato de partículas tales como los que se muestran en la Figura 5 se puede lograr en un medio líquido.

Exploraciones Topografía utilizando una sonda coloidal serán menos definidos que los obtenidos utilizando una punta cónica afilada; sin embargo, en CPN, el propósito principal de una exploración topográfica es localizar una partícula en el sustrato que se puede utilizar para evaluar las interacciones entre las partículas. Figura 6 transmite varias curvas de fuerza que uno puede encontrar cuando se realizan mediciones de la sonda coloidales en un medio líquido . Mediciones de líquidoscontener más fuentes de error durante la medición y uno debe ser consciente de todas las fuentes para minimizar adecuadamente su efecto sobre la exactitud de la medición (Figura 6A).

Los picos rápidos y afilados evidente en la curva de la fuerza en la Figura 6B son indicativas de una alteración repentina en el sistema durante la medición. Esto se puede atribuir al movimiento instrumento AFM o un ruido repentino en el fondo (puerta Ex. cerrarse de golpe, estornudos) que resulta en un corto período de desestabilización instantánea y rápida. En la Figura 6C la fluctuación de la línea de base en el enfoque y la retracción del cantilever sugieren un problema con el medio líquido. Esto puede ocurrir si la célula líquido no se llena adecuadamente permitiendo la evaporación del medio de tener un gran impacto en la estabilidad del sistema y la medición. Una fuente alternativa de esta inestabilidad puede ser de equilibrio inadecuado del voladizo en el jabón lIdentificación del medio antes del análisis. El voladizo es sensible a los cambios de temperatura y acciones tales como 'rematando' la célula líquida requieren tiempo adecuado re-equilibrio. Figura 6D muestra un cambio de línea de base durante la aproximación y retraer ciclo. Este cambio limpio es inexistente durante las medidas de fuerza instantáneas, pero es más evidente en las mediciones de fuerza de permanencia. Esta deriva es un efecto de la deriva térmica en voladizo, que puede ocurrir por varias razones, incluyendo: lenta evaporación del medio líquido que conduce a un cambio en la temperatura del medio, utilizando un medio que todavía se equilibrar a la temperatura del entorno, o que llevan a cabo la la medición en un entorno que no está muy bien controlado. Turnos constantes mínimos en la temperatura del medio líquido durante la medición producen tales derivas. Este tipo de deriva de la medición es difícil de controlar para líquidos de alta de evaporación, a menos que se utiliza una célula de líquido cerrada durante la medición; however, la mayoría del software de análisis AFM puede corregir tales desviaciones.

Después de todas las fuentes controlables de error han sido mitigados y el sistema se equilibra apropiadamente, el mapeo de la adhesión puede ser empleado para obtener un gran cuerpo estadístico de los datos a través de un determinado tamaño de la muestra. Fuerza de mapeo se puede utilizar de forma independiente o en conjunción con la exploración topográfica para evaluar el efecto de la topografía en fuerzas de adhesión de partículas (Figura 7). Mapeo de acción proporcionará dos grandes gráficos de interés: un mapa topográfico de la muestra basado en la altura a la que los contactos en voladizo el sustrato (Figura 7A) y un mapa de adhesión transmitir la fuerza de tracción máxima de cada curva de fuerza individual (Figura 7B). El gráfico en la Figura 7B también se puede utilizar para obtener una desviación media y estándar numérico de adhesión y complemento de fuerzas, así como energías de separación a través de toda la muestra. Estos grap datos en brutoHs pueden ser vistos como representaciones tridimensionales de la topografía o propagación de mediciones de adhesión a través de la muestra (figura 7C / D) y la superposición de ellos producirán una ilustración tridimensional de la distribución de las fuerzas de adhesión como una función de la topografía ( Figura 7E). Este tipo de datos proporciona una comprensión fundamental de las fuerzas presentes entre coloides y cómo la superficie de los coloides más interacciones efecto.

Además habitar mediciones de fuerza se pueden utilizar para evaluar el efecto de la mecánica de contacto y la longitud de contacto en las fuerzas adhesivas. Partículas lipídicas sólidas se utilizan para transmitir el efecto de la permanencia en las fuerzas adhesivas medidos (Figura 8). Figura 8 indica que las fuerzas adhesivas aumento como una función del tiempo de permanencia utilizando indentación, mientras que el uso de meseta de permanencia de deflexión. Esta tendencia se hace más evidente en tiempos de permanencia más largos (180 segundos).

Figura 1
.. Figura 1 Representación del método utilizado para producir sondas para coloidales nanoscopía sonda coloidal (A) en voladizo de AFM, unido a un diseño personalizado 45 ° soporte de voladizo; (B) Tobogán de epoxi / partículas se fija a un soporte secundario que se desliza sobre la lente de un microscopio; (C) El voladizo se elevó lentamente a adquirir epoxi y una partícula.

Figura 2
Figura 2. La sensibilidad del voladizo es la pendiente de la región de contacto de una deflexión frente a la curva distancia-z.

Figura 3. Debidamente preparado coloidal sondas que se pueden utilizar para llevar a cabo las mediciones de la sonda coloidales.

Figura 4
Figura 4. El uso de una sonda coloidal que tiene múltiples partículas adheridas puede dar lugar a la duplicación errónea de una sola partícula presente en el sustrato durante la exploración topográfica del sustrato.

La figura 5
Figura 5. Exploraciones Topografía obtenidos utilizando una sonda coloidal preparado adecuadamente. (A) Una granescanear revelando múltiples partículas de interés, (B) un análisis más centrado revelando una partícula de mayor interés, (C) un análisis centrado en la superficie de una sola partícula.

La figura 6
.. Figura 6 curvas de fuerza obtenidos con diversas limitaciones que hay que tener en cuenta (A) Ejemplo de una buena curva de fuerza, (B) Curva fuerza mostrando una perturbación, ya sea por el movimiento de la AFM o por el ruido presente durante la medición; (C ) debido a la fluctuación voladizo des-equilibrio puede conducir a la aproximación inestable / retracción; (D) la deriva térmica presente durante una medición, existe debido a la evaporación lenta que conduce a un enfriamiento del medio o inestable control ambiental.


.. Figura 7 mapeo Fuerza de adherencia que se puede obtener usando nanoscopía sonda coloidal (a) la distribución topográfica de la superficie de la muestra;. (B) la distribución de la fuerza de adhesión máxima a través de la muestra (C / D) representaciones 3-dimensionales de los gráficos muestran en A y B respectivamente; (E) de superposición de la topografía y de adhesión fuerzas que producen una sola ilustración tridimensional de las fuerzas de adhesión como una función de la topografía.

Figura 8
Figura 8. Fuerzas de adherencia medida como una función del tiempo de permanencia utilizando dos mediciones diferentes de permanencia (n = 30), (◊) indentación (□) deflexión; * Indica una diferencia significativa entre los valores en el punto de tiempo específico usando una prueba T de dos colas con 95% de confianza (P <0,05).

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Discussion

Varias fuentes de inestabilidad presentes en líquido nanoscopía sonda coloidal sistema pueden ser fácilmente mitigados a través de los procedimientos adecuados de equilibrio. Inestabilidades como se discutió anteriormente en el resultado resultados erróneos y las curvas de fuerza que son más difíciles de analizar objetivamente. Si todas las fuentes de inestabilidad se han tendido y gráficos similares a la mostrada en la Figura 4 están todavía presentes, otro parámetro de medición puede ser la razón. Otros parámetros de medición que son importantes a considerar durante nanoscopía sonda coloidal incluyen la velocidad a la que el voladizo se acopla y retira de la muestra y el punto de medición de la fuerza de disparo. Además, debe tenerse en cuenta que la ubicación del centro de la sonda coloidal puede ser diferente de una punta de AFM tradicional. Por lo tanto, se aconseja para colocar el punto del láser directamente sobre el centro de la partícula de sondeo para maximizar la precisión de la medición.

Yot es importante elegir una velocidad que es suficiente para la fuerza de uno está interesado en medir y uno que es adecuado para utilizar en el medio líquido. Si sólo está interesado en las fuerzas de adhesión presentes entre las partículas, la velocidad de enfoque no es crítica. Sin embargo, para las mediciones de fuerza de atracción y repulsión entre las partículas, la elección de un enfoque y retraer la velocidad lo suficientemente lenta es importante. Una velocidad de aproximación debe ser elegido para permitir las interacciones y no la velocidad a dominan la deflexión del voladizo. Un enfoque rápido hará sombra y no dar tiempo a que las interacciones atractivas para formar, mientras que un enfoque muy lento en un medio líquido producirá líneas de base inestables similares a la figura 6C. La inestabilidad causada por un enfoque lento es debido a que la fuerza de flotación líquido en el voladizo es similar a la fuerza utilizada en el enfoque en voladizo.

Otro parámetro de medición que deben ser considerados antes de los datosadquisición es la fuerza de disparo final. Demasiado grande una fuerza de disparo puede dar lugar a grandes deformaciones durante la medición y puede incluso aplastar la sonda o de la muestra en función de las propiedades del material. Alternativamente, demasiado pequeño de una fuerza producirá resultados imprecisos, ya que la capa de líquido entre la sonda y la muestra no puede ser empujado suficientemente hacia fuera de entre las partículas, por lo tanto la interacción medido no es de partícula-partícula. Método de optimización es importante para detectar correctamente y probar varios parámetros de medición para garantizar que los datos obtenidos es representable y precisa.

Mapas de Fuerza se muestra en la Figura 7 puede proporcionar grandes conjuntos de datos obtenidos fácilmente. La resolución del mapa topográfico y representaciones tridimensionales posteriormente superpuestas están directamente relacionados con el número de mediciones realizadas. Sin embargo, a pesar de que un mayor número de puntos de datos producirá imágenes de mayor resolución, tiempos de exploración se puede aumentar en gran medida.Mantener los sistemas de medición de líquidos estables a lo largo de mapeo fuerza puede ser difícil dependiendo de las medianas y ambientales controles líquidos. La evaporación de líquidos, que es una de las mayores preocupaciones, puede ser limitado por regular 'rematando' del sistema de líquido adicional. Sin embargo, es imperativo que el análisis está en pausa y se le da tiempo suficiente para re-equilibrio del sistema antes de reanudar la medición. Un tiempo de exploración adecuada debe elegirse para asegurar que el sistema se puede mantener estable para garantizar la exactitud de las mediciones.

La capacidad para realizar las curvas de fuerza instantáneas, morar curvas de fuerza, y grandes conjuntos de datos de mapas de fuerza transmite la versatilidad de nanoscopía sonda coloidal en la evaluación de las interacciones presentes en sistemas coloidales en entornos que imitan naturales. Los datos experimentales obtenidos utilizando el método detallado aquí pueden proporcionar información clave en la estabilidad coloidal, interacciones electrostáticas, unacinética de coagulación nd. Esta información se puede utilizar para detectar y o mejorar sistemas coloidales presentes a lo largo de diversas industrias. Además este método se puede utilizar con líneas de células biológicas para evaluar el efecto de ciertos medicamentos o materiales (preparado en una sonda coloidal) en las interacciones celulares y funciones. Esto puede proporcionar una gran perspicacia en moléculas pequeñas, el descubrimiento de fármacos y el diseño de formulación. Por otra parte, con los últimos avances en la capacidad de producir submicron y sondas incluso nano-coloidal, se puede utilizar el método que aquí se presenta para estudiar los sistemas incluso nano-coloidal.

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Acknowledgments

Los autores reconocen (1) apoyo financiero del Departamento de Ciencia y NanoBioMedicina BK21 PLUS NBM Centro de Investigación Global de Medicina Regenerativa de la Universidad Dankook, y de la prioridad de los Centros de Investigación del Programa (N º 2009-0.093.829), financiado por la NRF, República de Corea, ( 2) las instalaciones, y la asistencia científica y técnica, del Centro Australiano de Microscopía y Microanálisis de la Universidad de Sydney. HKC agradece al Consejo de Investigación Australiano para los apoyos financieros a través de una subvención de Discovery Project (DP0985367 y DP120102778). Campeonato del Mundo agradece al Consejo de Investigación Australiano para los apoyos financieros a través de una subvención de la vinculación del proyecto (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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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D'Sa, D., Chan, H. K., Kim, H. W., Chrzanowski, W. Quantitative and Qualitative Examination of Particle-particle Interactions Using Colloidal Probe Nanoscopy. J. Vis. Exp. (89), e51874, doi:10.3791/51874 (2014).

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