콜로이드 프로브 Nanoscopy을 사용하여 입자 간 상호 작용의 양적 및 질적 시험

이 절차의 전반적인 목표는 액체 기반 콜로이드 시스템에서 입자 사이에 존재하는 나노 단위 상호 작용에 대한 정량적 정보를 얻는 것입니다. 이는 먼저 tipis 원자력 현미경 캔틸레버에 단일 입자를 부착하여 기능적 콜로이드 프로브를 준비함으로써 수행됩니다. 두 번째 단계는 프로브를 원자력 현미경에 장착하고 콜로이드 입자 기질이 있는 액체 셀을 준비하는 것입니다.

다음으로, 콜로이드 프로브의 스프링 상수와 감도는 현미경 소프트웨어를 사용하여 열적으로 보정됩니다. 마지막 단계는 콜로이드 프로브를 사용하고 보정을 위해 액체의 콜로이드 부분 입자 기판과의 상호 작용을 측정하는 것입니다. 액체에서 MICA 기질을 사용하여 프로브 감도를 직접 측정하는 것도 궁극적으로 콜로이드 프로브로 이루어집니다.

현미경 검사는 연구된 액체 콜로이드 시스템의 응고 역학 및 물리적 불안정성을 유발할 수 있는 입자 간 힘을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 이 방법은 가압 측정기 용량 흡입기, 제약, 정맥 주사 제형, 생물학적 시스템 및 기타 여러 시스템에 존재하는 것과 같은 다양한 액체 콜로이드 시스템의 물리적 안정성 및 응고 역학을 담당하는 주요 매개 변수를 결정하고 측정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 방법은 이 두 고체의 비스케일 화학적 및 물리적 상호 작용에 대한 매우 깊은 통찰력을 제공할 수 있습니다.

이 지식은 제약 제형의 안정성을 예측하는 데 사용할 수 있지만 매우 다른 생물학적 시스템에 적용하여 세포나 박테리아에 대한 입자 또는 다른 고체의 친화력을 조사할 수도 있습니다. 캔틸레버가 적은 원자력 현미경 팁을 사용하여 콜로이드 프로브를 준비하고 여기에서 볼 수 있듯이 캔틸레버를 45도 각도 홀더에 부착합니다. 홀더는 수평에서 45도 위에서 캔틸레버를 지지합니다.

다음 단계는 이를 위해 현미경 슬라이드에 에폭시를 놓는 것입니다. 에폭시를 준비한 후 깨끗한 주걱을 사용하여 슬라이드에 얇은 층을 바르십시오. 임시 접착제를 사용하여 슬라이드의 반대쪽을 현미경 렌즈 케이스에 밀어 넣도록 설계된 맞춤형 홀더에 부착합니다.

슬라이드와 홀더 어셈블리가 있는 현미경으로 돌아가 완료되면 홀더를 렌즈 케이스에 밀어 넣습니다. 에폭시가 있는 슬라이드는 샘플 플랫폼의 캔틸레버 위에 있어야 합니다. 모든 것이 제자리에 있는 상태에서 현미경을 통해 캔틸레버를 관찰하고 플랫폼과 캔틸레버에 에폭시 슬라이드에 접근합니다.

캔틸레버가 소량의 에폭시를 획득하면 에폭시가 제자리에 있는 캔틸레버를 빼냅니다. 동일한 기술을 사용하여 캔틸레버의 정점에 2-5미크론의 지질 입자를 부착합니다. 이제 원자력 현미경 기판을 준비합니다.

35mm 원형 커버 슬립과 열가소성 장착 접착제를 사용하십시오. 온도 프로브가 장착된 열판의 커버 슬립을 가열합니다. 열판이 약 섭씨 120도일 때 열가소성 접착제를 바르고 열판을 끄고 기다릴 때까지 기다렸다가 덮개가 섭씨 40도까지 냉각됩니다.

이 시점에서 커버 슬립에 소량의 콜로이드 입자를 먼지로 뿌립니다. 커버 슬립이 실온으로 냉각되면 홀더에 옮기고 그 위에 피펫으로 세척하십시오. 여기에 소량의 액체 매체, 플루오로 PENTANE 또는 HPFP 당 2 개의 H 3 H.

이 작업을 여러 번 수행하여 부착되지 않은 입자를 제거합니다. 다음 단계는 원자력 현미경 또는 FM에 사용하기 위해 기판을 장착하고, 이를 위해 액체 전지의 아래쪽 절반을 사용하여 세포의 아래쪽 절반에 콜로이드 입자가 있는 커버 슬립을 장착하는 것입니다. 누출을 방지하기 위해 O-링이 제대로 장착되었는지 확인하십시오.

원자력 현미경에서는 누출에 대한 예방 조치를 취하십시오. 투명한 소수성 시트로 현미경 스테이지를 보호하십시오. 그런 다음 액체 셀을 스테이지에 놓습니다.

콜로이드 프로브를 스캐닝 헤드에 부착한 후 A FM에 조립합니다. A FM 및 기기 소프트웨어를 시작하고 스캔 헤드 조정 손잡이를 사용하여 캔틸레버 팁에 초점을 맞추고 레이저를 정렬합니다. 레이저를 정렬하려면 레이저 강도를 모니터링하고 그 값을 최대화하십시오. 시스템이 공기 중에서 평형을 이루도록 한 다음 편향 조정 손잡이를 사용하여 편향을 0 또는 약간 음수 값으로 가져옵니다.

그런 다음 소프트웨어의 마스터 패널 창에서 열 패널로 이동합니다. 콜로이드 프로브의 감도를 찾으려면 calculate inverse optical lever sensitivity(역 광학 레버 감도 계산)를 선택한 다음 열 데이터를 캡처합니다. 눈에 띄는 피크가 분명하면 데이터 캡처를 중지합니다.

클릭하여 main peak를 확대한 다음 initialize fit을 선택합니다. 다음에 적합 열 데이터가 오면 감도 값이 계산됩니다. 유사한 절차에 따라 콜로이드 프로브의 스프링 상수를 결정하십시오.

감도와 스프링 상수가 발견되면 액체 전지에 매체를 추가할 차례입니다. 최소 2밀리리터의 HPFP가 함유된 주사기를 사용하여 캔틸레버 주변에 기포가 없는지 확인하면서 2밀리리터를 천천히 추가합니다. 매체를 추가한 후 굴절률의 변화를 고려하여 레이저를 재정렬합니다.

편향 값이 HPFP에서 5-10분 동안 평형을 이룰 때까지 기다립니다. 그런 다음 다시 0으로 조정합니다. 마스터 패널에서 스캔할 준비가 되면 초기 스캔 크기를 20미크론으로 설정합니다.

스캔 속도는 1헤르츠, 스캔 각도는 90도, 설정값은 0.2볼트입니다. 샘플에 접근하여 스캔합니다. 관심 입자가 발견되면 즉시 해당 입자를 확대하여 기판 스캔과의 확장된 프로브 상호 작용을 방지하여 기판에서 입자를 찾거나 주요 특징의 높이를 알 수 있는 충분한 이미지를 획득

그런 다음 소프트웨어의 힘 패널로 전환하고 빨간색 위치 표시줄을 가장 높은 위치로 이동합니다. 하중 거리를 5미크론으로 설정합니다. 스캔 속도는 0.1Hz이고 트리거 채널은 없음입니다.

한 번의 힘 측정을 수행하고 프로브가 얻은 그래프에서 기판과 접촉하지 않는지 확인하십시오. 그래프 창을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 가상 편향선 계산을 선택합니다. 이렇게 하면 수직 처짐이 자동으로 계산되고 업데이트됩니다.

이제 트리거 채널을 편향으로 변경하고 트리거 포인트를 20나노미터로 설정합니다. 힘 거리를 1미크론으로 설정합니다. 이 입자와 관련된 힘에 적합한 초당 200나노미터로 스캔 속도를 조정합니다.

그런 다음 측정이 완료되면 2-3개의 단일 하중 측정 중 첫 번째 측정을 수행합니다. force 패널로 이동하여 검토를 클릭합니다. 마스터 포스 패널을 열려면 가장 최근의 힘 측정값을 강조 표시하고 축 아래 제목만 선택되어 있는지 확인합니다.

또한 x축 입력 필드를 분리 거리로 변경합니다. 그런 다음 그래프 만들기를 클릭합니다. 마스터 포스 패널의 매개변수 탭으로 이동하여 그래프의 접촉 영역이 완전히 수직이 될 때까지 역 광학 레버 감도 값을 조정합니다.

값이 masterforce 패널로 돌아갑니다. force 탭과 calibration sub 탭을 엽니다. 그런 다음 deflection inverse optical lever sensitivity에 대한 필드에 inverse optical lever sensitivity의 inverse 값을 입력합니다.

힘 측정 및 감도 조정을 두세 번 반복하여 값이 설정된 매개변수로 크게 변경되지 않도록 하고 액체 매체 수준과 편향의 안정성을 확인합니다. 힘 곡선 또는 힘 맵의 측정을 진행합니다. 측정이 완료된 후 프로브의 실제 감도를 확인합니다.

기질이 있는 액체 전지를 제거하고 액체 전지로 교체하십시오. 운모 또는 기타 단단한 표면의 경우 운모를 동일한 액체 매체에 담그십시오. 상대적으로 큰 편향을 사용하여 콜로이드 프로브로 힘 측정을 수행하여 힘 곡선이 긴 접촉 영역을 갖도록 진행합니다.

소프트웨어는 접촉 영역의 기울기를 사용하여 감도를 결정합니다. 프로브로 얻은 곡선을 분석하는 동안 소프트웨어에서 계산된 감도를 사용하십시오. 입자 기질의 이 지형 이미지는 플루오로 펜탄당 2개의 H 3 H에 있는 콜로이드 프로브를 사용하여 달성되었습니다.

이미지는 날카로운 원뿔형 팁으로 얻은 이미지보다 덜 정의되어 있습니다. 그러나 목표는 입자 간 상호 작용을 평가하기 위한 기질 입자를 찾는 것입니다. 스캔은 플루오로당 2개의 H, 3개의 H에서 지질 기반 입자를 사용한 단일 입자 힘 매핑의 표면에 추가로 초점을 맞출 수 있습니다.

Pentane은 샘플 높이의 지형도와 각 개별 힘 곡선의 최대 극 힘을 전달하는 접착 맵을 모두 제공할 수 있습니다. 두 가지 유형의 원시 데이터 그래프는 모두 3차원 표현으로 볼 수 있습니다. 그것들을 오버레이하면 지형의 함수로 접착력의 분포에 대한 3차원 그림이 생성됩니다.

드웰 포스 측정을 통해 접촉 역학의 영향과 접착력에 대한 접촉 길이를 연구할 수 있습니다. 고체 지질 입자가 사용되었으며 측정 결과 접착력이 시간의 함수로 증가하는 것으로 나타났습니다. 압흔 드웰을 사용하면 접착제가 이 절차를 시도하는 동안 편향 드웰을 사용하여 고원에 힘을 가합니다.

가장 정확한 결과를 얻을 수 있도록 측정을 시작하기 전에 액체 매체를 평형화하는 것이 중요합니다.