Introduction
Atomic force mikroskopi (AFM) er en teknik, der gør det muligt kvalitativt og kvantitativt billeddannelse og sondering af et materiale overflade. 4-6 Traditionelt AFM anvendes til evaluering af overfladetopografi, morfologi og struktur multifasisk materialer. AFM har evnen til kvantitativt vurdere nano-skala interaktioner, såsom charge, tiltrækning, frastødning og vedhæftning kræfter mellem en specifik probe og substrat i både luft og flydende medier. 7,8 AFM oprindeligt udviklet af Binning, kelige og Gerber 9 anvendelser en sonde af kendt / bestemt følsomhed og fjederkonstanten at nærme og / eller scanne en prøve. På grund af de fysiske samspil mellem sonden og prøven, cantilever afbøjes under kontakt eller nærhed og afhængigt af driftsform kan denne afbøjning oversættes til at erhverve topografien af prøven eller foranstaltning kræfter til stede mellem sonden og prøve. Ændringer af AFM tekque, såsom kolloid sonde Nanoscopy har 10 overlod videnskabsmand til direkte evaluere nano-kraft interaktioner mellem to materialer til stede i en kolloid system interesse.
I kolloid sonde Nanoscopy er en sfærisk partikel valg knyttet til toppen af en cantilever, der erstatter de traditionelle koniske og pyramideformede tips. En sfærisk partikel er ideel til sammenligning med teoretiske modeller såsom Johnson, Kendal, Roberts (JKR) 11 og Derjaguin, Landau, Vervwey, Overbeek (DLVO) 12-14 teorier og for at minimere indflydelsen af overfladeruhed på målingen. 15. Disse teorier bruges til at definere de kontaktoplysninger mekanikere og inter-partikel kræfter forventes inden for et kolloidt system. Den DLVO teori kombinerer attraktive van der Waals kræfter og frastødende elektrostatiske kræfter (på grund af elektriske dobbelt lag) til kvantitativt forklare sammenlægning opførsel af vandige kolloide systemer, mens JKR teori omfatter virkningen af kontakttryk og adhæsion til at modellere elastisk kontakt mellem to komponenter. Når en passende probe er fremstillet, anvendes det til at nærme sig ethvert andet materiale / partikel at evaluere kræfterne mellem de to komponenter. Ved hjælp af en standard fremstillet spids man vil være i stand til at måle interaktive kræfter mellem denne spids og et materiale af valg, men fordelen ved at bruge en skræddersyet kolloid sonde tillader måling af kræfter til stede mellem materialer til stede inden for det undersøgte system. Målelige interaktioner omfatter:.. Klæbemiddel, attraktive, frastødende, ladning, og selv elektrostatiske kræfter til stede mellem partiklerne 16. Derudover kan den kolloide probe teknik bruges til at udforske tangentielle kræfter til stede mellem partikler og materiale elasticitet 17,18
Evnen til at udføre målinger i forskellige medier er en af de store fordele ved kolloid sonde Nanoscopy. Omgivende forhold, flydende media eller fugtigheds-kontrollerede betingelser kan alle bruges til at efterligne miljøforhold i systemet undersøgt. Evnen til at udføre målinger i et flydende miljø muliggør studiet af kolloide systemer i et miljø, det naturligt forekommer; således, at være i stand til kvantitativt at erhverve data, der er direkte overføres til et system i sin naturlige tilstand. For eksempel kan partikel vekselvirkninger til stede i dosisinhalatorer (MDI) blive undersøgt ved hjælp af en model flydende drivmiddel med lignende egenskaber til drivmiddel i inhalationsaerosoler. De samme interaktioner målt i luften ville ikke være repræsentativt for det system, eksisterende i inhalatoren. Endvidere kan det flydende medium blive modificeret til at evaluere effekten af fugtindtrængning et sekundært overfladeaktivt middel eller temperaturen på partikel-interaktioner i en MDI. Evnen til at styre temperatur kan anvendes til at efterligne visse trin i fremstillingen af kolloide systemer til at vurdere, hvordan temperaturen enten i fremstillingen af elleropbevaring af kolloide systemer kan have en indvirkning på partikel interaktioner.
Målinger, der kan opnås ved hjælp af kolloide sonder omfatter; Topografi scanning, individuelle kurver kraft-distance, kraft-distance vedhæftning kort, og dvæle målinger kraft-distance. Vigtige parametre, der måles ved hjælp af den kolloid sonde Nanoscopy metode præsenteres i dette papir omfatter snap-in, max belastning, og separation energi værdier. Snap-in er en måling af de attraktive kræfter, max indlæse værdien af den maksimale friktion kraft, og adskillelsen energi formidler den nødvendige energi til at trække partiklen fra kontakt. Disse kan måles værdier gennem øjeblikkelige eller dvæle kraftmålinger. To forskellige typer af opholdstider målinger omfatter afbøjning og indrykning. Længden og typen af dvæle måling kan specielt udvalgt til at efterligne specifikke interaktioner, der er til stede inden for et system af interesse. Et eksempel er at bruge afbøjning dvæle - som holderprøverne i kontakt på en ønsket nedbøjning værdi - at evaluere de klæbebindinger der udvikler sig i aggregater dannet i dispersioner. De klæbebindinger dannede kan måles som en funktion af tid og kan give indsigt i de kræfter, der kræves for at gendispergere aggregaterne efter længere tids opbevaring. Den overflod af data, der kan opnås ved hjælp af denne metode er en hyldest til den alsidighed af metoden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1.. Forberedelse af Kolloid Probe og AFM Substrat
- For at forberede kolloide sonder, brug en metode udviklet tidligere af forfatterne. 19.
- Kort sagt, skal du bruge en 45 ° vinkel indehaveren til at anbringe en tipless cantilever på den specifikke vinkel på 45 ° (figur 1A).
- Forbered en epoxy dias ved at smøre et tyndt lag epoxy på et objektglas. Brug en ren spatel eller en langsom strøm af nitrogen for at sikre, at laget af epoxy tilsat til objektglas er af minimal højde.
- Fastgør epoxy dias til en 40X optisk zoom mikroskop linse ved hjælp af en specialdesignet holder (figur 1B). Brug derefter cantilever at nærme epoxy slide og erhverve en lille mængde epoxy på cantilever.
- Gentag disse trin for at også vedhæfte en enkelt partikel af interesse på spidsen af cantilever (Figur 1C).
- Forbered AFM underlaget ved at anbringe kolloid parpartikler på en AFM dækglas under anvendelse af en termoplastisk monteringslim.
- Varm en 35 mm runde dækglas til 120 ° C, og anvende en lille mængde af klæbemiddel på dækglasset. Den høje temperatur er nødvendig for at smelte det termoplastiske klæbemiddel til anvendelse.
- Så cool, dækglas til 40 ° C før støvning de kolloide partikler på limen. BEMÆRK: Ved 40 ° C limen er tilstrækkeligt indstillet, at de partikler, der ikke vil blive indlejret i lim, men limen er klistret nok til at sikre, at partiklerne vil klæbe til substratet.
- Yderligere afkøle dækglasset til RT og bruge en mild strøm af kvælstof at blæse overskydende separate partikler.
- Vask substrat flere gange med det flydende medium, der vil blive anvendt til kolloide sonde målinger for at sikre, at alle ikke-bundne partikler er fjernet fra substratet. BEMÆRK: Dette er vigtigt at mindske virkningerne af fritflydende partikler under målingen, der kan interhandle med cantilever og introducere fejl i resultaterne.
2.. Montering af Kolloid Probe, Justering Laser, og aekvilibrering System
- Monter dækglasset med de kolloide partikler i den nederste halvdel af en flydende celle, og sørg for, at O-ringen sidder korrekt for at undgå enhver lækage.
- Placer en hydrofob gennemsigtig plade på mikroskopbordet at undgå enhver væske, der kan lække under eksperimentet, især hvis kun bruger den nederste halvdel af en flydende celle til måling og placer væskecelle på objektbordet. BEMÆRK: For overskuelighedens skyld kan man kun bruge den nederste halvdel af en flydende celle, da systemet kan ligevægt tilstrækkeligt; tip - fordampningen ændrer tilstanden af målingen og påvirker resultaterne / læsning.
- Fastgør kolloid sonde AFM scanning hoved og samle på AFM. Med AFM instrument software på, skal du bruge knapperne påscanning hoved at bringe cantilever spids i fokus. BEMÆRK: Alle proceduremæssige skridt og målinger blev afsluttet ved hjælp af en MFP-3D-Bio AFM med Asyl Research software.
- For at maksimere intensitet, justere laseren på spidsen af cantilever hjælp af de relevante justeringsgrebene på aftastningshovedet.
- Lad systemet i ligevægt i 5-10 min, eller indtil afbøjning værdien stabiliserer sig. Brug afbøjning justeringsknappen at bringe afbøjning til nul eller svagt negativ.
- Når systemet er i ligevægt i luft, bruge AFM software (Thermal Panel i vinduet Master Panel) til termisk beregne InvOLS (følsomhed) og fjederkonstanten af kolloid sonde. BEMÆRK: Denne følsomhed vil blive midlertidigt anvendes indtil den sande følsomhed måles ved afslutningen af målingen (se trin 4).
- Vælg enten "Cal fjederkonstanten" eller "Cal InvOLS" og derefter klikke på "Capture Termisk data".
- Nåren fremtrædende højdepunkt fremgår stoppe indsamling af data, og klik for at zoome over den vigtigste højdepunkt.
- Klik på "Initialize Fit" efterfulgt af "Fit Thermal Data" for at opnå den automatisk beregnede fjederkonstanten eller InvOLS værdier.
- Langsomt tilsættes 2 ml af det flydende medium til væsken celle ved hjælp af en sprøjte og sikre, at ingen bobler omkring cantilever. Re-justere laser, idet brydningsindekset for mediet nu har ændret sig, og igen bringe systemet i ligevægt tillader afbøjning værdien at stabilisere før indstilling af udbøjningen tilbage til nul. BEMÆRK: Hvis der findes en stor temperaturforskel mellem miljø og væske, vil ligevægt tage længere tid.
3.. Billedbehandling og dataopsamling
- Indstil den indledende scanning størrelse til 20 um, scan rate på 1 Hz, scan vinkel til 90 °, sæt punkt til 0,2 V og få en scanning af prøven. Justér forstærkningen som nødvendig for at opnå overlappende sporog spore kurver.
- Når en partikel af interesse er fundet, straks zoome ind på denne partikel at begrænse udvidede sonde interaktioner med underlaget forud for opnåelse af kraft volumen målinger.
- Når zoomet ind, får en tilstrækkelig billede af en enkelt partikel eller en del af en enkelt partikel. Derefter skifte til Kraften Panel i softwaren. Bring den røde position bar til den højeste position, skal du indstille den kraft afstand til 5 um, scan rate på 0,1 Hz, trigger kanal til ingen og føre en enkelt kraft måling. Sørg for, at sonden ikke kontakte underlaget.
- Fra enkelt måling graf opnået, beregne den virtuelle nedbøjning linje ved at højreklikke på grafen vinduet, og vælge "Beregn Virtual Def Line" valgmulighed. Dette vil automatisk beregne den virtuelle deformation og opdatere værdien efter behov i softwaren.
- Skift trigger kanal for afbøjning og indstil trigger point til 20 nm. Indstil kraft diststemmelse til 1 um, og juster scanningen hastighed som ønsket, afhængigt af de målte kræfter interesse.
- Manuelt justere værdien for afbøjningen Inverse Optical Lever Følsomhed (InvOLS) i Review Kraft Panel efter at have gennemført 2-3 på hinanden følgende foreløbige enkelt kraftmålinger.
- Gennemføre en enkelt kraftmaalingen, og klik derefter på "Review"-knappen på Force Panel, som åbner op for en Master force panel.
- Fremhæv det senest afsluttede kraftmaalingen. Under "Axis" overskrift sikre, at kun "DeflV" er markeret. Ændr "X-akse" input felt til "September" ved hjælp af rullemenuen og klik på "make graf."
- Klik på "Parm" fanen på Master Kraft panelet og justere værdien af "InvOLS" indtil kontakten region af grafen er helt lodret. Så befolke denne værdi i "DEFL InvOLS" feltet placeret under Cal60, sub-fane i Kraft placeret på de vigtigste Master Panel vinduet.
- Gentag dette 2-3 gange for at sikre, at InvOLS værdi ikke ændres væsentligt.
- Nu, hvor alle parametre er blevet oprettet, skal du sikre, at det flydende medium niveau stadig er tilstrækkelig, og at afbøjningen er stadig stabil. BEMÆRK: På dette tidspunkt, kan fås enkelt kraft kurver eller force kort. Hvis der ønskes dvæle kraftmålinger kan dvæle muligheder tilgås i Force Panel.
4.. Post-tuning af følsomhed til analyse
- Efter afslutningen af købet måling måle den sande følsomhed kolloid probe. For at gøre dette, foretage en kraft måling med en relativt stor nedbøjning / kraft med kolloid sonde i samme flydende medium mod en "uendeligt" hård overflade såsom glimmer. BEMÆRK: Følsomhed blev opnået efter afslutningen af forsøgene, fordi den store nedbøjning / kraft kan beskadige colloIDAL prober fremstillet med porøse eller skrøbelige kolloider.
- Hældningen af kontaktområdet anvendes af softwaren til automatisk at beregne følsomheden (figur 2). Brug denne sande værdi af følsomhed i data analyse af alle de kurver, der er opnået ved hjælp af denne særlige kolloid sonde.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Flydende kolloide systemer anvendes til flere farmaceutiske drug delivery-systemer. Til inhalering drug delivery, et fælles kolloidt system er suspensionen tryksat inhalator med afmålt dosis (pMDI). Partikel vekselvirkninger stede i pMDI spiller en afgørende rolle i formuleringen fysisk stabilitet, opbevaring og drug delivery ensartethed. I dette manuskript blev inter-partikel kræfter mellem porøse lipidbaserede partikler (~ 2 um optisk gennemsnitlig partikeldiameter) i en model drivmiddel (2H, 3H-perfluorpentan) evalueret ved stuetemperatur til at formidle funktionalitet og eventuelle fejl i forbindelse med den præsenterede procedure.
Figur 3 viser to repræsentative kolloide prober fremstillet ved hjælp af de lipidbaserede inhalerbare partikler, der kan anvendes til kolloid sonde Nanoscopy. Det er vigtigt, at en enkelt kolloid partikel er fastgjort til spidsen af cantilever sådan, at det er det mest fremtrædende træk og vil være det første punktaf kontakt under målingen. Dette sikrer, at interaktioner målt udelukkende på grund af den kolloide partikel. Montering flere partikler eller partikelagglomerater kan give fejlagtige resultater (figur 4) på grund af flere cantilever afbøjninger som følge af både partikler samtidigt sensing samme enkelt partikel til stede på substratet. Brug korrekt fremstillet kolloide prober kan opnås topografiske billeder af en partikel substrat, såsom dem vist i figur 5 i et flydende medium.
Topografi scanninger med en kolloid probe vil være mindre defineret end de, der opnås ved hjælp af en tilspidset konisk spids; men i CPN, hovedformålet med et topografisk scanning er at finde en partikel på substratet, der kan bruges til at vurdere de inter-partikel vekselvirkninger. Figur 6. formidler flere kraft kurver man kan støde på, når de foretager kolloide sonde målinger i en lage . Flydende målingerindeholde flere fejlkilder under målingen, og man skal være opmærksom på alle kilder til passende minimere deres effekt på nøjagtigheden af målingen (figur 6A).
De hurtige og skarpe tinder tydeligt i kraft kurve i figur 6B er tegn på en pludselig forstyrrelse til systemet under målingen. Dette kan henføres til AFM instrument bevægelse eller en pludselig støj i baggrunden (ex. smække døren, nysen), som resulterer i en kort periode øjeblikkelig og hurtig destabilisering. I figur 6C udsvingene i baseline i tilgang og tilbagetrækning af cantilever foreslå et problem med det flydende medium. Dette kan forekomme, hvis væsken celle ikke er tilstrækkeligt fyldt tillader fordampning af mediet til at have en stor indflydelse på systemets stabilitet og måling. En alternativ kilde til denne ustabilitet kan være fra forkert ækvilibrering af cantilever i liquid medium inden analyse. Cantilever er følsom over for ændringer i temperatur og handlinger såsom "topping off 'flydende celle kræver tilstrækkelig re-ækvilibreringstid. 6D afbilder en baseline skift under tilgang og trække cyklus. Denne rene skift er ikke-eksisterende i løbet af øjeblikkelige kraftmålinger, men er mere tydelig i dvæle kraftmålinger. Denne drift er en effekt af cantilever termisk drift, som kan opstå af flere grunde, herunder: langsom inddampning af det flydende medium, der fører til en ændring i temperaturen af mediet, ved hjælp af et medium, der stadig ækvilibrere til den omgivende temperatur, eller udfører den måling i et miljø, der er ikke ideelt kontrolleres. Minimale stabile ændringer i temperaturen af det flydende medium under målingen fremstille sådanne driver. Denne type måling afdrift er vanskeligt at kontrollere for højt fordampningstryk væsker, medmindre en lukket flydende celle anvendes under måling; however, kan de fleste AFM analyse software rette sådanne vildfarelser.
Når alle kontrollerbar fejlkilder er blevet mildnet, og systemet er passende ligevægt, kan anvendes vedhæftning kortlægning at opnå en stor statistiske organ data på tværs af en bestemt størrelse af prøven. Kraft kortlægning kan bruges uafhængigt eller sammen med topografiske scanning for at evaluere effekten af topografien på partikel lim kræfter (figur 7). Kraft kortlægning vil give to store grafer af interesse: et topografisk kort af prøven baseret på den højde, som cantilever kontakter substratet (figur 7A) og en vedhæftning kort fremføring max trækkraft enkelte kraftkurve (figur 7B). Kan også anvendes grafen i figur 7B for at opnå en numerisk gennemsnit og standardafvigelse for vedhæftning og snap-styrker, samt separation energier over hele prøven. Disse rådata graphs kan ses som tredimensionelle repræsentationer af topografien eller spredning af vedhæftning målinger hele prøven (figur 7C / D) og overlejre dem vil frembringe en tredimensional illustration af fordelingen af adhæsionskræfter som en funktion af topografien ( Figur 7E). Denne type data giver kritisk forståelse af de kræfter til stede mellem kolloider og hvordan overfladen af kolloider yderligere effekt interaktioner.
Derudover dvæle kraftmålinger kan bruges til at vurdere effekten af kontakt mekanik og længden af kontakt på de selvklæbende kræfter. Faste lipidpartikler blev anvendt til at formidle effekten af opholdstiden af de målte adhæsive styrker (Figur 8). Figur 8 viser, at lim kræfter forøgelse som en funktion af tid ved hjælp af indrykning holdetid, mens de plateau ved hjælp af deformation opholdstid. Denne tendens bliver mere indlysende ved længere opholdstider (180 sek.)
.. Figur 1. Afbildning af den anvendte metode til at fremstille kolloide prober til kolloid sonde Nanoscopy (A) AFM cantilever, der er knyttet til en specialdesignet 45 ° cantilever indehaver, (B) Epoxy / Partikel dias er fastgjort til en sekundær indehaver, der er gledet ind mikroskop linse, (C) Cantilever hæves langsomt til at erhverve epoxy og en partikel.
Figur 2. Følsomhed cantilever er hældningen af kontakten region i en afbøjning vs z-afstand-kurven.
Fig. 4. Anvendelse af en kolloid sonde, der har flere partikler anbragt kan resultere i fejlagtig gentagelse af en enkelt partikel til stede på substratet under den topografiske scanning af substratet.
Figur 5.. Topografi scanninger opnået ved hjælp af et behørigt udarbejdet kolloid sonde. (A) En storscanning afsløre flere partikler af interesse (B) en mere fokuseret scanning afsløre en større partikel af interesse, (C) en scanning med fokus på overfladen af en enkelt partikel.
.. Figur 6 Force kurver opnået med forskellige begrænsninger, som man skal være opmærksom på (A) Eksempel på en god kraft kurve, (B) kraft kurve, der viser en forstyrrelse enten ved bevægelse af AFM eller af støj til stede under målingen, (C ) udsving på grund af un-ækvilibreret cantilever kan føre til ustabile tilgang / tilbagetrækning, (D) termiske afdrift til stede under en måling, eksisterende på grund af langsom fordampning fører til afkøling af mediet eller ustabil miljøkontrol.
.. Figur 7 klæbekraft kortlægning, der kan opnås under anvendelse af kolloid sonde Nanoscopy (A) topografiske fordeling af prøvens overflade. (B) fordeling af max adhæsionskraft over prøven (C / D) 3-dimensionelle repræsentationer af graferne vist i a og b henholdsvis (E) overlejring af topografien og adhæsionskræfter producerer en enkelt tredimensional illustration af adhæsionskræfter som en funktion af topografi.
Figur 8. Adhæsionskræfter målt som en funktion af opholdstid ved anvendelse af to forskellige opholdstider målinger (n = 30), (◊) INDtation (□) afbøjning; * Angiver en signifikant forskel mellem værdier på det pågældende tidspunkt ved hjælp af en to-halet t-test med 95% sikkerhed (P <0,05).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Adskillige kilder til ustabilitet i systemet til stede under flydende kolloid sonde Nanoscopy kan nemt blive mildnet gennem ordentlig ækvilibreringsbetingelser procedurer. Ustabilitet, som diskuteret tidligere medføre fejlagtige resultater og kraft kurver, der er vanskeligere at analysere objektivt. Hvis alle kilder til ustabilitet er blevet plejet og grafer svarende til det, der er vist i figur 4 er stadig til stede, kan en anden måleparameter være årsagen. Andre måleparametre, der er vigtige at overveje i løbet af kolloid sonde Nanoscopy omfatte den hastighed, som cantilever er engageret og tilbagetrukket fra prøven, og det udløser punkt i kraft måling. Derudover skal det bemærkes, at placeringen af den kolloide sondens center kan være forskellig fra en traditionel AFM spids. Derfor anbefales det at placere laserpunktet direkte over midten af tast-partikel til at maksimere målenøjagtigheden.
Jegt er vigtigt at vælge en hastighed, der er tilstrækkelig til den kraft, man er interesseret i at måle, og en, der er egnet til brug i det flydende medium. Hvis der kun er interesserede i adhæsionskræfter stede mellem partiklerne, hastigheden af tilgang er ikke kritisk. Men for attraktive og frastødende kraftmålinger mellem partiklerne, vælge en tilgang og trække hastighed, der er langsom nok er vigtig. En tilgang hastighed skal vælges for at give samspillet og ikke hastigheden at dominere afbøjning af cantilever. En hurtig tilgang vil overskygge og ikke give tid til de attraktive interaktioner til form, mens en meget langsom tilgang i en lage vil producere ustabile basislinjer ligner figur 6C. Ustabilitet forårsaget af en langsom fremgangsmåde er fordi væsken opdrift på cantilever svarer til den kraft, der anvendes i cantilever tilgang.
En anden måleparameter, der bør overvejes, før dataKøbet er den sidste trigger kraft. For stor en udløser kraft kan resultere i store deformationer under målingen og kan endda knuse proben eller prøven, afhængigt af materialeegenskaberne. Alternativt vil en for lille kraft medføre unøjagtige resultater, da væskelag mellem proben og prøven måske ikke har tilstrækkelig skubbet ud fra mellem partiklerne, hvorved den målte interaktion er ikke partikel-partikel. Metode optimering er vigtigt at ordentligt screene og teste forskellige måleparametre for at sikre, at de opnåede data er repræsenteres og præcis.
Kraft kort vist i figur 7 kan give store nemt opnået datasæt. Opløsningen af det topografiske kort og derefter overlejret tredimensionelle repræsentationer er direkte relateret til antallet af målinger foretaget. Men selv om et større antal datapunkter vil producere billeder i højere opløsning, scan tider kan blive øget.Holde til flydende måling stabil i hele kraft kortlægning kan være udfordrende, afhængigt af de flydende kontroller mellemstore og miljø. Flydende fordampning, som er en af de største bekymringer, kan begrænses ved regelmæssigt "topping off 'af systemet med ekstra væske. Men det er bydende nødvendigt, at scanningen er sat på pause, og tilstrækkelig tid er givet for re-ligevægt af systemet før genoptage målingen. En egnet scanningstid bør vælges for at sikre, at systemet kan holdes stabilt for at sikre nøjagtigheden af målingerne.
Evnen til at gennemføre øjeblikkelige kraft kurver, dvæle kraft kurver, og store datasæt FORCE maps formidler alsidighed kolloid sonde Nanoscopy evaluere samspillet stede i kolloide systemer i miljøer, der efterligner naturligt forekommende. Eksperimentelle data opnået ved hjælp af metoden beskrevet her, kan give vigtige indsigter i kolloid stabilitet, elektrostatiske interaktioner, etnd koagulation kinetik. Denne information kan bruges til at screene og eller forbedre på nuværende kolloide systemer i hele forskellige industrier. Derudover kan denne fremgangsmåde anvendes med biologiske cellelinier for at evaluere effekten af visse lægemidler eller materialer (fremstillet på en kolloid probe) på celle-interaktioner og funktioner. Dette kan give stor indsigt i lille molekyle, lægemiddelforskning og formulering design. Desuden vil der med de seneste fremskridt i evnen til at producere submicron og endda nano-kolloid sonder, kan man bruge den metode, der præsenteres her for at studere selv nano-kolloid-systemer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Forfatterne erkender (1) økonomisk støtte fra Institut for Nanobiomedical Science & BK21 PLUS NBM Global Research Center for regenerativ medicin i Dankook Universitet, og fra Priority Forskningscentre Program (nr. 2009 til 0.093.829), der finansieres af NRF, Republikken Korea ( 2) faciliteter, og den videnskabelige og tekniske bistand, for den australske Center for mikroskopi og mikroanalyse på University of Sydney. HKC er taknemmelig for den australske Forskningsrådet for finansiel støtte gennem en Discovery Project tilskud (DP0985367 & DP120102778). WCH er taknemmelig for den australske Forskningsrådet for finansiel støtte gennem en sammenkædning Projektbevilling (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).
