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

El objetivo general de este procedimiento es obtener información cuantitativa sobre las interacciones a nanoescala presentes entre las partículas en un sistema coloidal de base líquida. Esto se logra preparando primero una sonda coloidal funcional conectando una sola partícula en un voladizo de microscopio de fuerza atómica tipis. El segundo paso es montar la sonda en el microscopio de fuerza atómica y preparar una celda líquida con un sustrato de partículas coloidales.

A continuación, la constante de resorte y la sensibilidad de la sonda coloidal se calibran térmicamente utilizando el software del microscopio. El paso final es utilizar la sonda coloidal y medir las interacciones con el sustrato de partículas de la parte coloidal en el líquido para la calibración. También se realiza una medición directa de la sensibilidad de la sonda utilizando un sustrato MICA en líquido, en última instancia, una sonda coloidal.

La microscopía se puede utilizar para medir las fuerzas entre partículas que pueden ser responsables de la cinética de la coagulación y la inestabilidad física del sistema coloidal líquido estudiado. Este método puede ayudar a determinar y medir los parámetros clave responsables de la estabilidad física y la cinética de la coagulación de varios sistemas coloidales líquidos, como los presentes en los inhaladores de dosis métrica presurizada, productos farmacéuticos, formulaciones intravenosas, sistemas biológicos y varios otros sistemas. Este método puede proporcionar una visión muy profunda de las interacciones químicas y físicas a escala de estos dos sólidos.

Este conocimiento se puede utilizar para predecir la estabilidad de las formulaciones farmacéuticas, pero también se puede aplicar a sistemas biológicos muy diferentes para sondear la afinidad de partículas o diferentes sólidos con las células o bacterias. Comience preparando la sonda coloidal con una punta de microscopía de fuerza atómica, menos en voladizo, fije el voladizo a un soporte de ángulo de 45 grados como se ve aquí. El soporte soporta el voladizo a 45 grados sobre la horizontal.

El siguiente paso es colocar epoxi en el portaobjetos del microscopio para hacer esto. Después de preparar el epoxi, use una espátula limpia para untar una capa delgada en el portaobjetos. Con un adhesivo temporal, fije el lado opuesto del portaobjetos a un soporte personalizado diseñado para deslizarse sobre la carcasa de la lente del microscopio.

Regrese al microscopio con el conjunto de portaobjetos y soporte y deslice el soporte sobre la carcasa de la lente cuando esté completo. El portaobjetos con epoxi debe estar por encima del voladizo de la plataforma de muestras. Con todo en su lugar, observe el voladizo a través del microscopio y acerque la plataforma y el voladizo al portaobjetos de epoxi.

Una vez que el voladizo adquiera una pequeña cantidad de epoxi, retírelo con el epoxi en su lugar. Utilice la misma técnica para unir una partícula lipídica de dos a cinco micras en el ápice del voladizo. Ahora prepare el sustrato de microscopía de fuerza atómica.

Utilice un cubreobjetos redondo de 35 milímetros y un adhesivo de montaje termoplástico. Caliente el cubreobjetos en una placa calefactora equipada con la sonda de temperatura. Cuando la placa calefactora esté a unos 120 grados centígrados, aplique el adhesivo termoplástico, apague la placa calefactora y espere a que se enfríe, y el cubreobjetos se enfríe a 40 grados centígrados.

En este punto, espolvoree el cubreobjetos con una pequeña cantidad de partículas coloidales. Cuando el cubreobjetos se haya enfriado a temperatura ambiente, transfiéralo a un soporte y lávelo pipeteándolo sobre él. Una pequeña cantidad de medio líquido aquí, dos H tres H por PENTANO fluorado o HPFP.

Haga esto varias veces para eliminar las partículas no adheridas. El siguiente paso es montar el sustrato para su uso en el microscopio de fuerza atómica o un FM para esto, use la mitad inferior de una celda líquida para montar el cubreobjetos con las partículas coloidales en la mitad inferior de la celda. Asegúrese de que la junta tórica esté asentada correctamente para evitar fugas.

En el microscopio de fuerza atómica, tome precauciones contra las fugas. Proteja la platina del microscopio con una lámina hidrofóbica transparente. A continuación, coloque la célula líquida en el escenario.

Después de conectar la sonda coloidal al cabezal de escaneo, móntelo en el A FM. Inicie el A FM y el software del instrumento y utilice las perillas de ajuste del cabezal de escaneo para enfocar la punta en voladizo y alinear el láser. Para alinear el láser, controle la intensidad del láser y maximice su valor. Permita que el sistema se equilibre en el aire y luego use la perilla de ajuste de deflexión para llevar la deflexión a cero o a un valor ligeramente negativo.

A continuación, desde la ventana del panel principal del software, vaya al panel térmico. Para encontrar la sensibilidad de la sonda coloidal, seleccione calcular la sensibilidad inversa de la palanca óptica y, a continuación, capture los datos térmicos. Cuando se observa un pico prominente, deje de capturar datos.

Haga clic para acercar el pico principal y, a continuación, seleccione inicializar ajuste. A continuación, se calculará un valor de sensibilidad. Siga un procedimiento similar para determinar la constante de resorte de la sonda coloidal.

Una vez que se han encontrado la sensibilidad y la constante de resorte, es hora de agregar el medio a la celda líquida. Use una jeringa que contenga al menos dos mililitros de HPFP para agregar lentamente dos mililitros mientras se asegura de que no haya burbujas presentes alrededor del voladizo. Después de agregar el medio, vuelva a alinear el láser para tener en cuenta un cambio en el índice de refracción.

Permita que el valor de deflexión se equilibre en el HPFP durante cinco a 10 minutos. A continuación, ajústelo de nuevo a cero. Cuando esté listo para escanear en el panel principal, establezca el tamaño de escaneo inicial en 20 micras.

Velocidad de escaneo a un hercio, ángulo de escaneo a 90 grados y punto de ajuste a 0,2 voltios. Acérquese a la muestra y escanee. Cuando se encuentre una partícula de interés, acérquese inmediatamente a ella para evitar interacciones prolongadas de la sonda con el escaneo del sustrato para adquirir una imagen suficiente para ubicar la partícula en el sustrato o conocer las alturas de sus características principales.

Luego cambie al panel de fuerza en el software, mueva la barra de posición roja a la posición más alta. Establezca la distancia de fuerza en cinco micras. La velocidad de escaneo a 0,1 hercios y el canal de disparo a ninguno.

Realice una sola medición de fuerza y asegúrese de que la sonda no entre en contacto con el sustrato del gráfico obtenido. Haga clic con el botón derecho en la ventana del gráfico y seleccione calcular línea de deflexión virtual. Esto calculará y actualizará automáticamente la deflexión vertical.

Ahora cambie el canal de disparo a deflexión y establezca el punto de disparo en 20 nanómetros. Establezca la distancia de fuerza en una micra. Ajuste la velocidad de escaneo a 200 nanómetros por segundo apropiada para las fuerzas asociadas con esta partícula.

A continuación, realice la primera de dos o tres mediciones de fuerza única al finalizar la medición. Ve al panel de fuerza y haz clic en revisar. Para abrir un panel de fuerza principal, resalte la medición de fuerza más reciente y verifique que solo esté marcado debajo del encabezado del eje.

Además, cambie el campo de entrada del eje x a la distancia de separación. A continuación, haga clic en hacer gráfico. Vaya a la pestaña de parámetros en el panel de fuerza principal y ajuste el valor de la sensibilidad de la palanca óptica inversa hasta que la región de contacto del gráfico esté completamente vertical.

Observe el valor return al panel masterforce. Abra la pestaña de fuerza y la subpestaña de calibración. A continuación, introduzca el valor inverso de la sensibilidad de la palanca óptica inversa en el campo de sensibilidad de la palanca óptica inversa de la deflexión.

Repita la medición de la fuerza y el ajuste de la sensibilidad dos o tres veces para asegurarse de que el valor no cambie significativamente con los parámetros establecidos, verifique el nivel del medio líquido y la estabilidad de la deflexión. Proceda con mediciones de curvas de fuerza o mapas de fuerza. Una vez completadas las mediciones, determine la verdadera sensibilidad de la sonda.

Retire la celda líquida con el sustrato y reemplácela con la celda líquida. Con MICA u otra superficie dura, sumerja la MICA en el mismo medio líquido. Proceda realizando una medición de fuerza con la sonda coloidal utilizando una deflexión relativamente grande para que la curva de fuerza tenga una región larga de contacto.

El software determina la sensibilidad utilizando la pendiente de la región de contacto. Utilice la sensibilidad calculada por el software durante el análisis de las curvas obtenidas con la sonda. Esta imagen topográfica de un sustrato de partículas se logró utilizando una sonda coloidal en dos H tres H por pentano fluorado.

La imagen es menos definida que las obtenidas con una punta cónica afilada. El objetivo, sin embargo, es encontrar una partícula de sustrato para evaluar las interacciones entre partículas. Los escaneos pueden centrarse aún más en la superficie de un mapeo de fuerza de una sola partícula con partículas a base de lípidos en dos H tres H por fluoro.

El pentano puede proporcionar mapas topográficos de la altura de la muestra y un mapa de adhesión que transmite la fuerza máxima del polo de cada curva de fuerza individual. Ambos tipos de gráficos de datos sin procesar se pueden ver en representaciones tridimensionales. La superposición de ellos produce una ilustración tridimensional de la distribución de las fuerzas de adhesión en función de la topografía.

Las mediciones de la fuerza de permanencia permiten estudiar el efecto de la mecánica de contacto y la longitud del contacto en las fuerzas adhesivas. Se utilizaron partículas lipídicas sólidas y las mediciones indican que las fuerzas adhesivas aumentan en función del tiempo. Usando la permanencia de indentación, las fuerzas adhesivas se estabilizan usando la permanencia de deflexión mientras se intenta este procedimiento.

Es importante equilibrar los medios líquidos antes de comenzar la medición para garantizar que se obtengan los resultados más precisos.