Количественный и качественный анализ взаимодействий между частицами Использование коллоидных Probe Наноскопия

Общая цель этой процедуры заключается в получении количественной информации о наноразмерных взаимодействиях, присутствующих между частицами в коллоидной системе на жидкой основе. Это достигается путем предварительного изготовления функционального коллоидного зонда путем присоединения одной частицы к консоли атомно-силового микроскопа типис. Второй шаг заключается в установке зонда на атомно-силовой микроскоп и подготовке жидкой ячейки с подложкой из коллоидных частиц.

Затем постоянная пружины и чувствительность коллоидного зонда калибруются термически с помощью программного обеспечения микроскопа. Последним шагом является использование коллоидного зонда и измерение взаимодействия с подложкой коллоидной части частиц в жидкости для калибровки. Прямое измерение чувствительности зонда с помощью подложки MICA в жидкости также выполняется с помощью коллоидного зонда.

Микроскопия может быть использована для измерения межчастичных сил, которые могут быть ответственны за кинетику коагуляции и физическую нестабильность изучаемой жидкой коллоидной системы. Этот метод может помочь определить и измерить ключевые параметры, ответственные за физическую стабильность и кинетику коагуляции различных жидких коллоидных систем, таких как те, которые присутствуют в ингаляторах с метровой дозой под давлением, фармацевтических препаратах, внутривенных составах, биологических системах и некоторых других системах. Этот метод может обеспечить очень глубокое понимание немасштабных химических и физических взаимодействий этих двух твердых веществ.

Эти знания могут быть использованы для прогнозирования стабильности фармацевтических составов, но также могут быть применены к совершенно другим биологическим системам: для исследования сродства частиц или различных твердых веществ к клеткам или бактериям. Начните с подготовки коллоидного зонда с помощью наконечника для атомно-силовой микроскопии, менее консольного, прикрепите кантилевер к держателю под углом 45 градусов, как показано на рисунке. Держатель поддерживает консоль под углом 45 градусов над горизонталью.

Следующий шаг – поместить эпоксидную смолу на предметное стекло микроскопа для этого. После приготовления эпоксидной смолы чистым шпателем нанесите тонкий слой на предметное стекло. С помощью временного клея прикрепите противоположную сторону предметного стекла к специальному держателю, предназначенному для надевания на корпус объектива микроскопа.

Вернитесь к микроскопу с помощью предметного стекла и держателя в сборе и наденьте держатель на корпус объектива. Предметное стекло с эпоксидной смолой должно находиться над консолью на платформе образца. Когда все на месте, рассмотрите консоль в микроскоп и подойдите к платформе и кантилеверу к предметному стеклу из эпоксидной смолы.

Как только кантилевер наберет небольшое количество эпоксидной смолы, извлеките консоль с эпоксидной смолой. Используйте ту же технику для прикрепления липидной частицы размером от двух до пяти микрон на вершине консоли. Теперь подготовьте подложку для атомно-силовой микроскопии.

Используйте 35-миллиметровую круглую защитную накладку и термопластичный монтажный клей. Нагрейте крышку на горячей плите, оснащенной датчиком температуры. Когда температура конфорки достигнет примерно 120 градусов по Цельсию, нанесите термопластичный клей, выключите нагревательную плиту и подождите, а крышка остынет до 40 градусов по Цельсию.

В этот момент присыпьте покровное стекло небольшим количеством коллоидных частиц. Когда крышка остынет до комнатной температуры, переложите ее в держатель и промойте пипеткой. Небольшое количество жидкой среды здесь, два Н три Н на фторопентан или ВПЧФ.

Проделайте это несколько раз, чтобы удалить неприкрепленные частицы. Следующим этапом является крепление подложки для использования в атомно-силовом микроскопе или FM, для этого используйте нижнюю половину жидкой ячейки, закрепите покровное стекло с коллоидными частицами в нижней половине ячейки. Убедитесь, что уплотнительное кольцо установлено правильно, чтобы предотвратить утечку.

Под атомно-силовым микроскопом примите меры предосторожности против утечек. Защитите предметный столик микроскопа прозрачным гидрофобным листом. Затем поместите ячейку с жидкостью на сцену.

После установки коллоидного зонда на сканирующую головку установите его на A FM. Запустите FM и программное обеспечение прибора и используйте ручки регулировки сканирующей головки, чтобы сфокусировать наконечник кантилевера и выровнять лазер. Чтобы выровнять лазер, следите за интенсивностью лазера и максимизируйте его значение. Дайте системе уравновеситься в воздухе, а затем используйте ручку регулировки отклонения, чтобы свести отклонение к нулю или слегка отрицательному значению.

Далее из окна мастер-панели программного обеспечения перейдите в термопанель. Чтобы определить чувствительность коллоидного зонда, выберите «Рассчитать обратную оптическую чувствительность рычага», а затем захватите тепловые данные. Когда заметный пик очевиден, прекратите сбор данных.

Нажмите, чтобы увеличить основной пик, затем выберите «Инициализировать посадку». После получения тепловых данных по посадке будет рассчитано значение чувствительности. Выполните аналогичную процедуру для определения постоянной пружины коллоидного зонда.

После того, как чувствительность и постоянная пружины найдены, пришло время добавить среду в жидкую ячейку. Используйте шприц, содержащий не менее двух миллилитров HPFP, чтобы медленно добавить два миллилитра, следя за тем, чтобы вокруг консоли не было пузырьков. После добавления среды перенастройте лазер с учетом изменения показателя преломления.

Дайте значению прогиба уравновеситься в HPFP в течение пяти-10 минут. Затем отрегулируйте его обратно к нулю. Когда вы будете готовы к сканированию на главной панели, установите начальный размер сканирования на 20 микрон.

Частота сканирования с точностью до одного герца, угол сканирования до 90 градусов и заданное значение 0,2 вольта. Подойдите к образцу и отсканируйте. При обнаружении интересующей частицы немедленно увеличьте масштаб объекта, чтобы предотвратить длительное взаимодействие зонда со сканом подложки, чтобы получить изображение, достаточное для определения местоположения частицы на подложке или определения высоты ее основных особенностей.

Затем переключитесь на панель силы в программном обеспечении, переместите красную полосу положения в самое верхнее положение. Установите расстояние усилия равным пяти микронам. Частота сканирования до 0,1 герц, а канал запуска — до нуля.

Произведите однократное измерение силы и убедитесь, что зонд не соприкасается с подложкой из полученного графика. Щелкните правой кнопкой мыши по окну графика и выберите «Рассчитать линию виртуального отклонения». Это автоматически рассчитает и обновит вертикальный прогиб.

Теперь измените канал запуска на отклонение и установите точку срабатывания на 20 нанометров. Установите расстояние усилия равным одному микрону. Отрегулируйте скорость сканирования до 200 нанометров в секунду в соответствии с силами, связанными с этой частицей.

Затем проведите первое из двух-трех одиночных измерений силы по завершении измерения. Перейдите на панель силы и нажмите на обзор. Чтобы открыть основную панель силы, выделите самое последнее измерение силы и убедитесь, что под заголовком оси установлен флажок только под заголовком.

Кроме того, измените поле ввода по оси x на расстояние разделения. Затем нажмите на кнопку «Построить график». Перейдите на вкладку параметров на панели мастер-силы и отрегулируйте значение обратной чувствительности оптического рычага до тех пор, пока контактная область графика не станет полностью вертикальной.

Обратите внимание на возврат значения на панель masterforce. Откройте вкладку «Сила» и вспомогательную вкладку «Калибровка». Затем введите обратное значение обратной чувствительности оптического рычага в поле для отклонения обратной чувствительности оптического рычага.

Повторите измерение силы и регулировку чувствительности два или три раза, чтобы убедиться, что значение существенно не меняется при установленных параметрах, проверьте уровень жидкой среды и стабильность прогиба. Продолжите измерения силовых кривых или карт сил. После завершения измерений определите истинную чувствительность зонда.

Удалите жидкую ячейку с подложкой и замените ее жидкой ячейкой. С помощью слюды или другой твердой поверхности погрузите слюду в ту же жидкую среду. Затем проведите измерение силы с помощью коллоидного зонда с использованием относительно большого прогиба, чтобы кривая силы имела длинную область контакта.

Программное обеспечение определяет чувствительность по наклону области контакта. Используйте программное обеспечение для расчета чувствительности во время анализа кривых, полученных с помощью преобразователя. Это топографическое изображение подложки частиц было получено с помощью коллоидного зонда в двух H и трех H на фторпентан.

Изображение получается менее четким, чем у тех, которые получаются с заостренным коническим наконечником. Цель, однако, состоит в том, чтобы найти частицу субстрата для оценки межчастичных взаимодействий. Сканирование может дополнительно сфокусироваться на поверхности одной частицы, сопоставляя ее с частицами на основе липидов в двух H и трех H на фтор.

Пентан может предоставить как топографические карты высоты образца, так и карту адгезии, передающую максимальную полюсную силу каждой отдельной силовой кривой. Оба типа графиков исходных данных можно просматривать в трехмерном представлении. Наложение на них дает трехмерную иллюстрацию распределения сил сцепления в зависимости от рельефа.

Измерения силы задержки позволяют изучить влияние механики контакта и длины контакта на силы сцепления. Были использованы твердые липидные частицы, и измерения показали, что адгезионные силы увеличиваются в зависимости от времени. Используя задержку вдавливания, адгезивные силы выходят на плато с помощью задержки прогиба При попытке выполнить эту процедуру.

Перед началом измерений важно сбалансировать жидкую среду, чтобы обеспечить получение наиболее точных результатов.