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

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.