Name: Esame quantitativa e qualitativa delle interazioni particella-particella colloidale Uso Probe Nanoscopia (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-18T14:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 15 s
Description: Scopri la nanoscopia a sonda colloidale per analizzare interazioni nanoscopiche in sistemi colloidali liquidi. Questo metodo fornisce dati quantitativi utili per la formulazione farmaceutica e la scoperta di farmaci.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Gli autori riconoscono (1) sostegno finanziario del Dipartimento di Scienza e Nanobiomedical BK21 PLUS NBM Globale Centro di Ricerca di Medicina Rigenerativa in Dankook University e dal Priority Centri di Ricerca del programma (n ° 2009-0093829) finanziato dalla NRF, Repubblica di Corea, ( 2) le strutture e l&#39;assistenza scientifica e tecnica, del Centro australiano per la microscopia e microanalisi presso l&#39;Università di Sydney. HKC è grato al Australian Research Council per i supporti finanziari attraverso una sovvenzione Discovery progetto (DP0985367 e DP120102778). WCH è grato al Australian Research Council per i supporti finanziari attraverso una borsa di linkage progetto (LP120200489, LP110200316).

1. Preparazione della sonda colloidale e AFM substrato <ol><li> Per preparare sonde colloidali, utilizzare un metodo sviluppato precedentemente dagli autori. 19 <ol><li> In breve, utilizzare un supporto angolo di 45 ° di apporre un cantilever tipless allo specifico angolo di 45 ° (Figura 1A). </li><li> Preparare un vetrino epossidica da spalmare uno strato sottile di resina epossidica su un vetrino da microscopio. Utilizzare una spatola pulita o un lento flusso di azoto per assicurare che lo strato di resina epossidica aggiunto al vetrino è di altezza minima. </li><li> Fissare il vetrino resina epossidica ad un ottico di lente del microscopio zoom 40X con un supporto progettato su misura (Figura 1B). Quindi utilizzare il cantilever avvicinarsi al vetrino epossidica e acquisire una piccola quantità di resina epossidica sulla cantilever. </li><li> Ripetere questi passaggi per allegare anche una singola particella di interesse all&#39;apice del cantilever (Figura 1C). </li></ol></li><li> Preparare il substrato AFM apponendo par colloidaleticelle su un vetrino AFM utilizza un adesivo di montaggio termoplastico. <ol><li> Scaldare una copertura antiscivolo rotondo 35 mm a 120 ° C, e applicare una piccola quantità di adesivo per il coprioggetto. L&#39;alta temperatura è necessaria per fondere l&#39;adesivo termoplastico per applicazione. </li><li> Poi raffreddare, il coprioggetto a 40 ° C prima di spolverare le particelle colloidali sulla colla. NOTA: A 40 ° C la colla è sufficientemente impostato che le particelle non si sono inseriti nella colla, ma la colla è abbastanza appiccicosa per assicurare che le particelle aderiscono al substrato. </li><li> Ulteriori raffreddare il vetrino di RT e utilizzare una leggera corrente di azoto per soffiare via eventuali particelle libere in eccesso. </li><li> Lavare le substrato più volte con il mezzo liquido che verrà utilizzato per misurazioni sonda colloidali per garantire che tutti particelle libere vengono rimossi dal substrato. NOTA: Questo è importante per ridurre gli effetti di particelle a flusso libero nel corso della misura, che può tra l&#39;agire con la mensola e introdurre errori nei risultati. </li></ol></li></ol> 2. Montaggio della sonda colloidale, Allineamento Laser, e riequilibranti del sistema <ol><li> Montare il vetrino coprioggetto con le particelle colloidali nella metà inferiore di una cella di liquido, facendo in modo che l&#39;O-ring sia posizionato correttamente per evitare perdite. </li><li> Posizionare un foglio trasparente idrofobo sul palco microscopio per premunirsi contro qualsiasi liquido che può fuoriuscire durante l&#39;esperimento, soprattutto se solo con la metà inferiore di una cella liquido per la misura, e posizionare la cella liquido sul palco microscopio. NOTA: per semplicità si può utilizzare solo la metà inferiore di una cella liquido, dato che il sistema può essere equilibrato adeguatamente; punta - l&#39;evaporazione cambia lo stato della misurazione e impatti / lettura dei risultati. </li><li> Fissare la sonda colloidale alla testa di scansione AFM e assemblare sul AFM. Con il software dello strumento AFM, utilizzare le manopole sulscansione testa per portare la punta a sbalzo a fuoco. NOTA: Tutte le fasi procedurali e le misure sono state completate utilizzando un MFP-3D-Bio AFM con il software Asylum Research. </li><li> Per massimizzare l&#39;intensità, allineare il laser sulla punta del cantilever usando le manopole di regolazione appropriati sulla testa di scansione. </li><li> Lasciare che il sistema si riequilibri per 5-10 minuti o fino a quando il valore di deflessione stabilizza. Utilizzare la manopola di regolazione deflessione per portare la deformazione a zero o leggermente negativa. </li><li> Dopo che il sistema è equilibrata in aria, utilizzare il software AFM (Pannello termica nella finestra Master Panel) per calcolare le termicamente InvOLS (sensibilità) e la costante elastica della sonda colloidale. NOTA: Questa sensibilità sarà utilizzato temporaneamente fino alla vera sensibilità è misurata al termine della misura (vedi punto 4). <ol><li> Selezionare &quot;Cal Costante molla&quot; o &quot;Cal InvOLS&quot; e quindi fare clic su &quot;Capture dati termici&quot;. </li><li> Una voltaun picco significativo è evidente, interrompere l&#39;acquisizione dei dati e fare clic per ingrandire il picco principale. </li><li> Clicca su &quot;Inizializza Fit&quot; seguito da &quot;Fit dati termici,&quot; per avere la costante elastica calcolati automaticamente o valori InvOLS. </li></ol></li><li> Aggiungere lentamente 2 ml di terreno liquido alla cella liquido con una siringa e accertarsi che non siano presenti bolle intorno cantilever. Riallineare il laser, poiché l&#39;indice di rifrazione del mezzo è cambiata, e ancora una volta equilibrare il sistema che consente il valore della freccia di stabilizzarsi prima di regolare la deformazione a zero. NOTA: Se una grande differenza di temperatura esistente tra l&#39;ambiente e il liquido, in equilibrio richiederà più tempo. </li></ol> 3. Imaging and Data Acquisition <ol><li> Impostare il formato di scansione iniziale a 20 micron, velocità di scansione a 1 Hz, angolo di scansione di 90 °, set point a 0,2 V e di ottenere una scansione del campione. Regolare il guadagno come necessario per ottenere la traccia sovrappostae ripercorrere le curve. </li><li> Una volta trovata una particella di interesse, zoom subito su quella particella di limitare le interazioni sonda estesi con il substrato prima di ottenere misurazioni del volume forza. </li><li> Una volta ingrandita, acquisire un&#39;immagine sufficiente di una singola particella o porzione di una singola particella. Poi passare al Pannello di forza nel software. Portare la barra di posizione rossa nella posizione più alta, impostare la distanza di forza per 5 micron, velocità di scansione di 0,1 Hz, il canale di trigger a nessuno e condurre una singola misura della forza. Assicurarsi che la sonda non contatta il substrato. </li><li> Dal grafico singola misura ottenuta, calcolare la linea di deflessione virtuale facendo clic destro sulla finestra del grafico, e selezionando l&#39;opzione &quot;Calcola virtuale Def Line&quot;. Questo calcolerà automaticamente la deformazione virtuale e aggiornare il valore come necessario all&#39;interno del software. </li><li> Cambiare il canale di trigger a flessioni e impostare il punto di trigger a 20 nm. Impostare il dist forzazione a 1 micron e regolare la velocità di scansione come desiderato in base alle forze misurate di interesse. </li><li> Regolare manualmente il valore per la deflessione Inverse Optical Leva Sensibilità (InvOLS) nel pannello di rassegna Forza dopo aver condotto 2-3 consecutivi preliminari misure di forza unico. <ol><li> Condurre una misura della forza sola, quindi fare clic sul pulsante &quot;Review&quot; sul pannello di Forza che apre un Master Panel Forza. </li><li> Evidenziare la misurazione della forza più recentemente completato. Sotto l&#39;intestazione &quot;Asse&quot; garantire che solo &quot;DeflV&quot; sia selezionata. Modificare il campo di immissione &quot;X-Axis&quot; a &quot;Settembre&quot; utilizzando il menu a tendina e cliccare su &quot;make grafico.&quot; </li><li> Fare clic sulla scheda &quot;Parm&quot; nel Pannello di Forza Maestri e regolare il valore di &quot;InvOLS&quot; fino alla regione di contatto del grafico è completamente verticale. Poi popolare questo valore nel campo &quot;DEFL InvOLS&quot; che si trova sotto il Cal60; sub-tab nella scheda Forza situato sulla finestra Pannello Maestro principale. </li><li> Ripetere questo 2-3 volte per assicurare che il valore InvOLS non cambia significativamente. </li></ol></li><li> Ora che tutti i parametri sono stati istituiti, assicurarsi che il livello del liquido è ancora sufficiente e che la flessione è ancora stabile. NOTA: In questo momento, forza unica curve o le mappe di forza possono essere ottenuti. Se si desiderano misure di forza di sosta, le opzioni di sosta è possibile accedere nel pannello di Forza. </li></ol> 4. Post-tuning di sensibilità per l&#39;analisi <ol><li> Dopo il completamento dell&#39;acquisizione misurazione, misurare la vera sensibilità della sonda colloidale. A tale scopo, effettuare una misurazione della forza utilizzando una relativamente grande deflessione / forza con la sonda colloidale nello stesso mezzo liquido contro un &quot;infinitamente&quot; superficie dura come mica. NOTA: La sensibilità è stata ottenuta dopo il completamento degli esperimenti, perché il grande deflessione / force potrebbe danneggiare collosonde Idal preparati con colloidi porose o fragili. </li><li> La pendenza della regione di contatto è utilizzato dal software per calcolare automaticamente la sensibilità (Figura 2). Utilizzare questo vero valore di sensibilità durante l&#39;analisi dei dati di tutte le curve ottenute utilizzando quel particolare sonda colloidale. </li></ol>

<ol><li>Sindel, U., Zimmermann, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+interaction+forces+between+individual+powder+particles+using+an+atomic+force+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Powder+Technology%22%5BJournal%5D)">Measurement of interaction forces between individual powder particles using an atomic force microscope.</a> Powder Technology. 117, 247-254 (2001).</li>
<li>Ducker, W. A., Senden, T. J., Pashley, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+measurement+of+colloidal+forces+using+an+atomic+force+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Direct measurement of colloidal forces using an atomic force microscope.</a> Nature. 353, 239-241 (1991).</li>
<li>Israelachvili, J. N., Adams, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+forces+between+two+mica+surfaces+in+aqueous+electrolyte+solutions+in+the+range+0%E2%80%93100+nm%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Chemical+Society%2C+Faraday+Transactions%22%5BJournal%5D)">Measurement of forces between two mica surfaces in aqueous electrolyte solutions in the range 0–100 nm.</a> Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. 1, 975-1001 (1978).</li>
<li>Upadhyay, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetised+thermo+responsive+lipid+vehicles+for+targeted+and+controlled+lung+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmaceutical+Research%22%5BJournal%5D)">Magnetised thermo responsive lipid vehicles for targeted and controlled lung drug delivery.</a> Pharmaceutical Research. 29, 2456-2467 (2012).</li>
<li>Chrzanowski, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biointerface%3A+protein+enhanced+stem+cells+binding+to+implant+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Science%3A+Materials+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Biointerface: protein enhanced stem cells binding to implant surface.</a> Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 23, 2203-2215 (2012).</li>
<li>Chrzanowski, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomechanical+evaluation+of+nickel%E2%80%93titanium+surface+properties+after+alkali+and+electrochemical+treatments%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+The+Royal+Society+Interface%22%5BJournal%5D)">Nanomechanical evaluation of nickel–titanium surface properties after alkali and electrochemical treatments.</a> Journal of The Royal Society Interface. 5, 1009-1022 (2008).</li>
<li>Tran, C. T., Kondyurin, A., Chrzanowski, W., Bilek, M. M., McKenzie, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+pH+on+yeast+immobilization+on+polystyrene+surfaces+modified+by+energetic+ion+bombardment%5BTitle%5D)+AND+%22Colloids+and+Surfaces+B%3A+Biointerfaces%22%5BJournal%5D)">Influence of pH on yeast immobilization on polystyrene surfaces modified by energetic ion bombardment.</a> Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 104, 145-152 (2013).</li>
<li>Page, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+the+adhesion+of+Staphylococcus+aureus+to+coated+glass+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+materials+science%22%5BJournal%5D)">Study of the adhesion of Staphylococcus aureus to coated glass substrates.</a> Journal of materials science. 46, 6355-6363 (2011).</li>
<li>Binnig, G., Quate, C. F., Gerber, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic+force+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Atomic force microscope.</a> Physical Review Letters. 56, 930-933 (1103).</li>
<li>Butt, H. -J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+electrostatic%2C+van+der+Waals%2C+and+hydration+forces+in+electrolyte+solutions+with+an+atomic+force+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+Journal%22%5BJournal%5D)">Measuring electrostatic, van der Waals, and hydration forces in electrolyte solutions with an atomic force microscope.</a> Biophysical Journal. 60, 1438-1444 (1991).</li>
<li>Johnson, K., Kendall, K., Roberts, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+energy+and+the+contact+of+elastic+solids%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Royal+Society+of+London.+A.+Mathematical+and+Physical+Sciences%22%5BJournal%5D)">Surface energy and the contact of elastic solids.</a> Proceedings of the Royal Society of London. A. Mathematical and Physical Sciences. 324, 301-313 (1971).</li>
<li>Deraguin, B., Landau, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+of+the+stability+of+strongly+charged+lyophobic+sols+and+of+the+adhesion+of+strongly+charged+particles+in+solution+of+electrolytes%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Physicochim%3A+USSR%22%5BJournal%5D)">Theory of the stability of strongly charged lyophobic sols and of the adhesion of strongly charged particles in solution of electrolytes.</a> Acta Physicochim: USSR. 14, 633-662 (1941).</li>
<li>Derjaguin, B., Muller, V., Toporov, Y. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+contact+deformations+on+the+adhesion+of+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">Effect of contact deformations on the adhesion of particles.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 53, 314-326 (1975).</li>
<li>Verwey, E. J. W., Overbeek, J. T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+of+the+stability+of+lyophobic+colloids%5BTitle%5D)+AND+%22DoverPublications.com%2C+doi%3A10.1021%2Fj150453a001%22%5BJournal%5D)">Theory of the stability of lyophobic colloids.</a> DoverPublications.com, doi:10.1021/j150453a001. , (1999).</li>
<li>Kappl, M., Butt, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+colloidal+probe+technique+and+its+application+to+adhesion+force+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Particle+%26+Particle+Systems+Characterization%22%5BJournal%5D)">The colloidal probe technique and its application to adhesion force measurements.</a> Particle & Particle Systems Characterization. 19, 129-143 (2002).</li>
<li>Tran, C. T., Kondyurin, A., Chrzanowski, W., Bilek, M. M., McKenzie, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+pH+on+yeast+immobilization+on+polystyrene+surfaces+modified+by+energetic+ion+bombardment%5BTitle%5D)+AND+%22Colloids+and+Surfaces+B%3A+Biointerfaces%22%5BJournal%5D)">Influence of pH on yeast immobilization on polystyrene surfaces modified by energetic ion bombardment.</a> Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. , (2012).</li>
<li>Sa, D. J., de Juan Pardo, E. M., de Las Rivas Astiz, R., Sen, S., Kumar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+indentational+elasticity+measurements+of+hydrogel+extracellular+matrix+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">High-throughput indentational elasticity measurements of hydrogel extracellular matrix substrates.</a> Applied Physics Letters. 95, 063701-063701 (2009).</li>
<li>Zauscher, S., Klingenberg, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Friction+between+cellulose+surfaces+measured+with+colloidal+probe+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Colloids+and+Surfaces+A%3A+Physicochemical+and+Engineering+Aspects%22%5BJournal%5D)">Friction between cellulose surfaces measured with colloidal probe microscopy.</a> Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 178, 213-229 (2001).</li>
<li>Sa, D., Chan, H. -K., Chrzanowski, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Attachment+of+Micro-+and+Nano-particles+on+Tipless+Cantilevers+for+Colloidal+Probe+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Colloid+and+Interface%22%5BJournal%5D)">Attachment of Micro- and Nano-particles on Tipless Cantilevers for Colloidal Probe Microscopy.</a> International Journal of Colloid and Interface. , (2014).</li>
</ol>

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.

Diverse fonti di instabilità presenti durante liquido sonda nanoscopia colloidale sistema può essere facilmente mitigati attraverso procedure di equilibrazione corrette. Instabilità come discusso in precedenza producono risultati errati e le curve di forza che sono più difficili da analizzare obiettivamente. Se tutte le fonti di instabilità sono stati teso e grafici simili a quello mostrato in Figura 4 sono ancora presenti, un altro parametro di misura può essere la ragione. Altri parametri di misura ch...

Microscopia a forza atomica (AFM) è una tecnica che permette l&#39;imaging qualitativa e quantitativa e preciso di una superficie del materiale. 4-6 Tradizionalmente, AFM è utilizzato per la valutazione della topografia della superficie, morfologia e struttura dei materiali multi-fasiche. AFM ha la capacità di valutare quantitativamente le interazioni nano-scala, come carica, attrazione, repulsione e di adesione forze tra una sonda specifica e del substrato in aria e mezzi liquidi. 7,8 L&#39;AFM originariamente sviluppato da Binning, Quate e Gerber 9 usi una sonda di nota sensibilità / determinato e costante elastica di avvicinarsi e / o la scansione di un campione. A causa delle interazioni fisiche tra la sonda e il campione, il cantilever viene deflesso durante il contatto o la vicinanza e seconda della modalità di funzionamento, tali deviazioni può essere tradotto per acquisire la topografia delle forze presenti tra la sonda e il campione o campione di misura. Modifiche al tecnico AFMque, come sonda colloidale nanoscopia, 10 hanno permesso scienziato per valutare direttamente le interazioni nano-forza tra due materiali presenti in un sistema colloidale di interesse. In colloidale sonda nanoscopia, una particella sferica di scelta è fissato al vertice di un cantilever, in sostituzione delle punte coniche e piramidali tradizionali. Una particella sferica è l&#39;ideale per permettere il confronto con i modelli teorici, come la Johnson, Kendal, Roberts (JKR) 11 e Derjaguin, Landau, Vervwey, Overbeek (DLVO) 12-14 teorie e ridurre al minimo l&#39;influenza della rugosità superficiale sulla misura. 15 Queste teorie vengono utilizzati per definire i meccanismi di contatto e le forze fra le particelle previsti all&#39;interno di un sistema colloidale. La teoria DLVO combina le attraente forze di van der Waal e forze elettrostatiche repulsive (a causa di doppi strati elettrici) per spiegare quantitativamente il comportamento di aggregazione dei sistemi colloidali acquose, mentre la JTeoria KR incorpora l&#39;effetto della pressione di contatto e l&#39;adesione al modello di contatto elastico tra due componenti. Una volta che una sonda appropriata viene prodotto, viene usato per rivolgersi a qualsiasi altro materiale / particella per valutare le forze tra le due componenti. Utilizzando uno standard fabbricato punta sarà in grado di misurare le forze di interazione tra punta e che un materiale di scelta, ma il vantaggio di utilizzare una sonda colloidale su misura permette la misurazione delle forze presenti tra materiali presenti all&#39;interno del sistema studiato. Interazioni misurabili includono:.. Adesivo, attraente, repellenti, carica, e anche forze elettrostatiche presenti tra le particelle 16 Inoltre, la tecnica sonda colloidale può essere utilizzato per esplorare forze tangenziali presenti tra le particelle e l&#39;elasticità del materiale 17,18 La capacità di effettuare misurazioni in vari media è uno dei principali vantaggi di sonda colloidale nanoscopia. Condizioni ambientali, liquido media, o condizioni di umidità controllata possono essere utilizzati per simulare condizioni ambientali del sistema studiato. La capacità di effettuare misurazioni in un ambiente liquido consente lo studio di sistemi colloidali in un ambiente che si trova in natura; pertanto, essere in grado di acquisire dati quantitativamente che è direttamente traducibile al sistema nel suo stato naturale. Ad esempio, le interazioni delle particelle presenti all&#39;interno inalatori (MDI) possono essere studiate usando un modello di propellente liquido con proprietà simili al propellente utilizzato in MDI. Le stesse interazioni misurati in aria, non siano rappresentativi del sistema esistente all&#39;interno dell&#39;inalatore. Inoltre, il mezzo liquido può essere modificato per valutare l&#39;effetto di infiltrazioni di umidità, un tensioattivo secondario, o temperatura sulle interazioni delle particelle in un MDI. La capacità di controllare la temperatura può essere utilizzato per simulare alcuni passi nella produzione di sistemi colloidali di valutare come temperatura sia nella produzione di omemorizzazione dei sistemi colloidali può avere un impatto sulle interazioni delle particelle. Misurazioni che possono essere ottenuti utilizzando sonde colloidali includono; Scansione Topografia, singole curve forza-distanza, le mappe di adesione forza-distanza, e dimorare misure di forza-distanza. I parametri fondamentali che vengono misurati con il metodo della sonda nanoscopia colloidale presentata in questo documento includono i valori di energia separazione snap-in, carico massimo, e. Snap-in è una misura delle forze di attrazione, max caricare il valore della forza massima adesione, e l&#39;energia di separazione trasmette l&#39;energia necessaria per ritirare la particella da contatto. Questi valori possono essere misurati mediante misure istantanee o forza di sosta. Due diversi tipi di misurazioni dwell includono deflessione e rientro. La lunghezza e il tipo di misura di permanenza può essere specificamente scelti per imitare interazioni specifiche che sono presenti all&#39;interno di un sistema di interesse. Un esempio sta usando deflessione di sosta - che detienei campioni in contatto ad un valore desiderato deflessione - valutare i legami adesivi che si sviluppano in aggregati formati in dispersioni. I legami adesivo formato può essere misurata come una funzione del tempo e possono fornire una conoscenza delle forze necessarie amalgamare aggregati dopo stoccaggio prolungato. La pletora di dati che possono essere ottenuti con questo metodo è un testamento alla versatilità del metodo.

<table><tbody><tr><td>Sonde epossidiche a doppia bolla</td><td>Hardman</td><td>4004</td><td></td></tr><tr><td>Veeco senza punta Veeco</td><td></td><td>NP-O10&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Particelle porose</td><td>Pearl Therapeutics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microscopio a forza atomica (MFP)</td><td>Asilo&nbsp;</td><td>MFP-3D</td><td></td></tr><tr><td>SPIP Sonda di scansione Software per l'elaborazione di immagini</td><td>NanoScience&nbsp; Strumenti</td><td></td><td></td></tr><tr><td>35 mm Vetrini coprioggetti</td><td>Asylum</td><td>504.003</td><td></td></tr><tr><td>Tempfix</td><td>Ted Pella. Inc.</td><td>Codice: 16030</td><td></td></tr></tbody></table>

esame quantitativa e qualitativa delle interazioni particella-particella colloidale uso probe nanoscopia

Quantitative and Qualitative Examination of Particle-particle Interactions Using Colloidal Probe Nanoscopy

La nanoscopia con sonda colloidale (CPN), lo studio delle forze interattive su scala nanometrica tra una sonda colloidale appositamente preparata e qualsiasi substrato scelto utilizzando il microscopio a forza atomica (AFM), può fornire informazioni chiave sulle interazioni fisiche presenti all'interno dei sistemi colloidali. I sistemi colloidali sono ampiamente presenti in diverse applicazioni, tra cui prodotti farmaceutici, alimenti, vernici, carta, suolo e minerali, detergenti, stampa e molto altro. 1-3 Inoltre, i colloidi possono esistere in molti stati come emulsioni, schiume e sospensioni. Utilizzando la nanoscopia con sonda colloidale è possibile ottenere informazioni chiave sulle proprietà adesive, sulle energie di legame e persino sulla stabilità fisica e sulla cinetica di coagulazione dei colloidi presenti all'interno. Inoltre, la nanoscopia con sonda colloidale può essere utilizzata con cellule biologiche per facilitare la scoperta di farmaci e lo sviluppo di formulazioni. In questo articolo descriviamo un metodo per condurre la nanoscopia con sonda colloidale, discutiamo i fattori chiave che sono importanti da considerare durante la misurazione e mostriamo che sia i dati quantitativi che quelli qualitativi possono essere ottenuti da tali misurazioni.

Sistemi colloidali liquidi sono utilizzati per diversi sistemi di drug delivery farmaceutiche. Per la somministrazione di farmaci per inalazione, un sistema colloidale comune è la sospensione pressurizzato (pMDI). Interazioni tra le particelle presenti nel pMDI svolgono un ruolo fondamentale nella formulazione stabilità fisica, lo stoccaggio e l'uniformità consegna della droga. In questo manoscritto, forze fra le particelle tra particelle a base di lipidi porosi (~ 2 micron ottica diametro particellare medio) in un mode...

La nanoscopia con sonda colloidale può essere utilizzata in una varietà di campi per ottenere informazioni sulla stabilità fisica e sulla cinetica di coagulazione dei sistemi colloidali e aiutare nella scoperta di farmaci e nelle scienze della formulazione utilizzando sistemi biologici. Il metodo descritto all'interno fornisce un mezzo quantitativo e qualitativo per studiare tali sistemi.

Esame quantitativa e qualitativa delle interazioni particella-particella colloidale Uso Probe Nanoscopia

Colloidal Probe Nanoscopy (CPN), the study of the nano-scale interactive forces between a specifically prepared colloidal probe and any chosen substrate ...

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di ottenere informazioni quantitative sulle interazioni su scala nanometrica presenti tra le particelle in un sistema colloidale a base liquida. Ciò si ottiene preparando prima una sonda colloidale funzionale collegando una singola particella su un cantilever per microscopio a forza atomica. Il secondo passo consiste nel montare la sonda sul microscopio a forza atomica e preparare una cella liquida con un substrato di particelle colloidali.Successivamente, la costante elastica e la sensibilità della sonda colloidale vengono calibrate termicamente utilizzando il software del microscopio. Il passaggio finale consiste nell'utilizzare la sonda colloidale e misurare le interazioni con il substrato di particelle della parte colloidale nel liquido per la calibrazione. Alla fine viene effettuata anche una misurazione diretta della sensibilità della sonda utilizzando un substrato di MICA in liquido.La microscopia può essere utilizzata per misurare le forze interparticellari che possono essere responsabili della cinetica di coagulazione e dell'instabilità fisica del sistema colloidale liquido studiato. Questo metodo può aiutare a determinare e misurare i parametri chiave responsabili della stabilità fisica e della cinetica di coagulazione di vari sistemi colloidali liquidi come quelli presenti negli inalatori pressurizzati con dosaggio, nei prodotti farmaceutici, nelle formulazioni endovenose, nei sistemi biologici e in molti altri sistemi Attraverso le misurazioni molto precise delle forze di attrazione, coesione e coesione di due materiali solidi. Questo metodo può fornire una visione molto approfondita delle interazioni chimiche e fisiche non in scala di questi due solidi.Questa conoscenza può essere utilizzata per prevedere la stabilità delle formulazioni farmaceutiche, ma può anche essere applicata a sistemi biologici molto diversi per sondare l'affinità di particelle o solidi diversi a cellule o batteri. Inizia preparando la sonda colloidale utilizzando una punta per microscopia a forza atomica, meno a sbalzo, fissa il cantilever a un supporto angolare di 45 gradi come mostrato qui. Il supporto sostiene il cantilever a 45 gradi sopra l'orizzontale.Il passo successivo è posizionare la resina epossidica sul vetrino del microscopio per fare ciò. Dopo aver preparato la resina epossidica, utilizzare una spatola pulita per spalmare uno strato sottile sul vetrino. Utilizzando un adesivo temporaneo, fissare il lato opposto del vetrino a un supporto personalizzato progettato per scorrere sull'involucro dell'obiettivo del microscopio.Tornare al microscopio con il gruppo vetrino e supporto e far scorrere il supporto sull'involucro dell'obiettivo una volta terminato. Il vetrino con resina epossidica deve trovarsi sopra il cantilever sulla piattaforma del campione. Con tutto a posto, osservare il cantilever attraverso il microscopio e avvicinare la piattaforma e il cantilever al vetrino epossidico.Una volta che il cantilever acquisisce una piccola quantità di resina epossidica, estrarre il cantilever con la resina epossidica in posizione. Usa la stessa tecnica per attaccare una particella lipidica da due a cinque micron all'apice del cantilever. Ora prepara il substrato per microscopia a forza atomica.Utilizzare un vetrino coprioggetto rotondo da 35 millimetri e un adesivo di montaggio termoplastico. Riscaldare il vetrino coprioggetto su una piastra riscaldante dotata di sonda di temperatura. Quando la piastra riscaldante è a circa 120 gradi Celsius, applicare l'adesivo termoplastico, spegnere la piastra riscaldante e attendere che si raffreddi e il vetrino coprioggetto a 40 gradi Celsius.A questo punto, spolverare il vetrino coprioggetto con una piccola quantità di particelle colloidali. Quando il vetrino coprioggetto si è raffreddato a temperatura ambiente, trasferirlo in un supporto e lavarlo pipettandolo sopra. Una piccola quantità di mezzo liquido qui, due H tre H per fluoro PENTANO o HPFP.Fallo più volte per rimuovere le particelle non attaccate. Il passo successivo è quello di montare il substrato per l'uso nel microscopio a forza atomica o in un FM per questo, utilizzare la metà inferiore di una cella liquida, montare il vetrino coprioggetti con le particelle colloidali nella metà inferiore della cella. Assicurarsi che l'O-ring sia posizionato correttamente per evitare perdite.Al microscopio a forza atomica, prendere precauzioni contro le perdite. Proteggere il tavolino del microscopio con un foglio idrofobico trasparente. Quindi posizionare la cella liquida sul tavolino.Dopo aver collegato la sonda colloidale alla testina di scansione, assemblarla sull'A FM. Avviare l'A FM e il software dello strumento e utilizzare le manopole di regolazione della testina di scansione per mettere a fuoco la punta a sbalzo e allineare il laser. Per allineare il laser, monitorare l'intensità del laser e massimizzarne il valore. Lasciare che il sistema si equilibri in aria, quindi utilizzare la manopola di regolazione della deflessione per portare la deflessione a zero o a un valore leggermente negativo.Successivamente, dalla finestra del pannello principale del software, vai al pannello termico. Per trovare la sensibilità della sonda colloidale, selezionare calcola sensibilità della leva ottica inversa, quindi acquisire i dati termici. Quando è evidente un picco prominente, interrompere l'acquisizione dei dati.Fare clic per ingrandire il picco principale, quindi selezionare Inizializza adattamento. Seguito dai dati termici di adattamento, verrà calcolato un valore di sensibilità. Seguire una procedura simile per determinare la costante elastica della sonda colloidale.Una volta trovate la sensibilità e la costante elastica, è il momento di aggiungere il mezzo alla cella liquida. Utilizzare una siringa contenente almeno due millilitri di HPFP per aggiungere lentamente due millilitri assicurandosi che non siano presenti bolle intorno al cantilever. Dopo aver aggiunto il fluido, riallineare il laser per tenere conto di una variazione dell'indice di rifrazione.Lasciare che il valore di deflessione si equilibri nell'HPFP per cinque-10 minuti. Quindi regolarlo di nuovo a zero. Quando si è pronti per la scansione sul pannello master, impostare la dimensione di scansione iniziale su 20 micron.Velocità di scansione a un hertz, angolo di scansione a 90 gradi e set point a 0,2 volt. Avvicinarsi al campione ed eseguire la scansione. Quando viene trovata una particella di interesse, ingrandirla immediatamente per evitare interazioni estese della sonda con il substrato Scansione per acquisire un'immagine sufficiente per localizzare la particella sul substrato o conoscere le altezze delle sue caratteristiche principali.Quindi passare al pannello di forza nel software, spostare la barra di posizione rossa nella posizione più alta. Impostare la distanza di forza su cinque micron. La velocità di scansione a 0,1 hertz e il canale di trigger a nessuno.Effettuare una singola misurazione della forza e assicurarsi che la sonda non entri in contatto con il substrato dal grafico ottenuto. Fare clic con il pulsante destro del mouse sulla finestra del grafico e selezionare Calcola linea di deflessione virtuale. In questo modo la deflessione verticale verrà calcolata e aggiornata automaticamente.Ora cambia il canale di trigger in deflessione e imposta il punto di trigger su 20 nanometri. Impostare la distanza di forza su un micron. Regolare la velocità di scansione a 200 nanometri al secondo in base alle forze associate a questa particella.Quindi eseguire la prima di due o tre misurazioni della forza singola al termine della misurazione. Vai al pannello di forza e fai clic su rivedi. Per aprire un pannello di forza master, evidenziare la misurazione della forza più recente e verificare che sia selezionata solo l'opzione sotto l'intestazione dell'asse.Inoltre, modificare il campo di immissione dell'asse x sulla distanza di separazione. Quindi fare clic su crea grafico. Vai alla scheda dei parametri sul pannello della forza principale e regola il valore della sensibilità della leva ottica inversa fino a quando la regione di contatto del grafico non è completamente verticale.Si noti il valore restituito al pannello masterforce. Aprire la scheda di forza e la sottoscheda di calibrazione. Quindi inserire il valore inverso della sensibilità della leva ottica inversa nel campo per la sensibilità della leva ottica inversa della deflessione.Ripetere la misurazione della forza e la regolazione della sensibilità due o tre volte per assicurarsi che il valore non cambi in modo significativo con i parametri impostati, controllare il livello del fluido del liquido e la stabilità della deflessione. Procedere con le misurazioni delle curve di forza o delle mappe di forza. Al termine delle misurazioni, determinare la vera sensibilità della sonda.Rimuovere la cella liquida con il substrato e sostituirla con la cella liquida. Con la MICA o un'altra superficie dura, immergere la MICA nello stesso mezzo liquido. Procedere eseguendo una misurazione della forza con la sonda colloidale utilizzando una deflessione relativamente grande in modo che la curva della forza abbia una lunga regione di contatto.Il software determina la sensibilità utilizzando la pendenza della regione di contatto. Utilizzare il software di sensibilità calcolata durante l'analisi delle curve ottenute con la sonda. Questa immagine topografica di un substrato di particelle è stata ottenuta utilizzando una sonda colloidale in due H tre H per fluoro pentano.L'immagine è meno definita rispetto a quelle ottenute con una punta conica affilata. L'obiettivo, tuttavia, è quello di trovare una particella substrato per valutare le interazioni tra particelle. Le scansioni possono inoltre concentrarsi sulla superficie di una singola particella, mappando la forza con particelle a base lipidica in due H tre H per fluoro.Il pentano può fornire sia mappe topografiche dell'altezza del campione che una mappa di adesione che trasmette la forza massima del polo di ogni singola curva di forza. Entrambi i tipi di grafici di dati grezzi possono essere visualizzati in rappresentazioni tridimensionali. La loro sovrapposizione produce un'illustrazione tridimensionale della distribuzione delle forze di adesione in funzione della topografia.Le misure della forza di sosta consentono di studiare l'effetto della meccanica del contatto e della lunghezza del contatto sulle forze di attrazione. Sono state utilizzate particelle lipidiche solide e le misurazioni indicano che le forze di attrazione aumentano in funzione del tempo. Utilizzando l'intervallo di rientranza, l'adesivo forza l'altopiano utilizzando l'intervallo di deflessione durante il tentativo di questa procedura.È importante equilibrare il fluido liquido prima di iniziare la misurazione per garantire che si ottengano i risultati più accurati.

quantitative-qualitative-examination-particle-particle-interactions

Research

Ricerca

JoVE Journal

Chemistry

Chimica

In questo articolo viene presentato un metodo per l'isolamento degli esosomi dal sangue intero e un'ulteriore analisi mediante tracciamento di nanoparticelle utilizzando uno strumento semiautomatico. La tecnologia presentata fornisce un metodo estremamente sensibile per la visualizzazione e l'analisi delle particelle in sospensione liquida.

Un metodo innovativo per Exosome quantificazione e Size Measurement

Una tecnica interferometro di riferimento, che è progettato per rimuovere rumore indesiderabile jitter laser per nanodetection, è utilizzata per sondare un fattore microcavità ultra-alta qualità. Istruzioni per l'assemblaggio, l'installazione e l'acquisizione dei dati sono forniti, accanto al processo di misurazione per specificare il fattore di qualità della cavità.

Realizzazione di un interferometro di riferimento per Nanodetection

Spettroscopia laser ripartizione indotta eseguita su organi sottile e tessuto tumorale rilevato con successo elementi naturali e gadolinio artificialmente iniettato (Gd), emessi da nanoparticelle a base di Gd. Immagini di elementi chimici raggiunto una risoluzione di 100 micron e sensibilità quantitativa sub-mM. La compatibilità del setup con la microscopia ottica standard sottolinea la sua capacità di fornire immagini multiple di uno stesso tessuto biologico.

Spettroscopia Laser-Induced Breakdown: un nuovo approccio per la mappatura di nanoparticelle e la quantificazione in Tissue Organ

La microscopia confocale viene utilizzato per immagini miscele colloide-polimero quiescenti e fluenti, che vengono studiati come sistemi modello per sospensioni interessanti. Algoritmi di analisi dell'immagine sono utilizzati per calcolare le metriche strutturali e dinamici per le particelle colloidali che misurano le variazioni dovute al confino geometrica.

Imaging confocale di confinati riposo e fluenti miscele colloidali e polimeri

Viene descritto un protocollo per la sintesi e la caratterizzazione di colloidi rivestiti con frazioni supramolecolari. Questi colloidi supramolecolari subiscono l'autoassemblaggio dopo l'attivazione dei legami idrogeno tra le molecole ancorate alla superficie da parte della luce UV.

Sintesi e caratterizzazione di supramolecolari colloidi

Descriviamo una procedura per l'individuazione di elementi chimici presenti in situ in cellule umane, nonché la loro quantificazione in vitro . Il metodo è adatto a qualsiasi tipo di cellula ed è particolarmente utile per l'analisi chimiche quantitative in singole cellule in vitro esposizione di nanoparticelle di ossido di metallo.

In Situ Rilevazione e quantificazione di singola cellula delle nanoparticelle di ossido di metallo mediante analisi della microsonda del nucleare

Un processo di fabbricazione di microchip che incorpora pinzette plasmoniche è presentato qui. Il microchip permette l'imaging di una particella intrappolata per misurare forze di cattura massime.

Plasmonico cattura e rilascio di nanoparticelle in un ambiente di monitoraggio

Questo dettagli del protocollo la costruzione e il funzionamento di un microscopio di rilevamento in tempo reale 3D singola particella capace di rilevamento su scala nanometrica fluorescente sonde ad alta velocità diffusiva e tassi di conteggio basso del fotone.

Un protocollo per il monitoraggio in tempo reale 3D singola particella

Qui, mostriamo l'uso della tradizionale microscopia a campo scuro per monitorare la dinamica delle nanorodi d'oro (AuNR) sulla membrana cellulare. La posizione e l'orientamento dei singoli AuR vengono rilevati utilizzando ImageJ e MATLAB, e gli stati diffusivi degli AuR sono caratterizzati da un'analisi di tracciamento di singole particelle.

Visualizzazione della dinamica di diffusione dei nanorodi d'oro sulla membrana cellulare utilizzando la microscopia a campo scuro a nanoparticella singola

Dimostriamo come utilizzare un nuovo strumento di analisi del tracciamento delle nanoparticelle per stimare la distribuzione dimensionale e la concentrazione totale di particelle di vescicole extracellulari isolate dal tessuto adiposo perigonadale di topo e dal plasma umano.

Analisi di tracciamento delle nanoparticelle per la quantificazione e la determinazione delle dimensioni delle vescicole extracellulari

La microscopia a forza della sonda Kelvin (KPFM) misura la topografia superficiale e le differenze nel potenziale superficiale, mentre la microscopia elettronica a scansione (SEM) e le spettroscopie associate possono chiarire la morfologia, la composizione, la cristallinità e l'orientamento cristallografico della superficie. Di conseguenza, la co-localizzazione di SEM con KPFM può fornire informazioni sugli effetti della composizione su scala nanometrica e della struttura superficiale sulla...

Co-localizzazione della microscopia Kelvin Probe Force con altre microscopie e spettroscopie: applicazioni selezionate nella caratterizzazione della corrosione delle leghe

Scopri la nanoscopia a sonda colloidale per analizzare interazioni nanoscopiche in sistemi colloidali liquidi. Questo metodo fornisce dati quantitativi utili per la formulazione farmaceutica e la scoperta di farmaci.

Esame quantitativa e qualitativa delle interazioni particella-particella colloidale Uso Probe Nanoscopia

Esplora altri video