Introduction
قوة ذرية المجهر (فؤاد) هو الاسلوب الذي يتيح التصوير النوعية والكمية وسبر لسطح المادة. 4-6 تقليديا، يتم استخدام فؤاد لتقييم تضاريس السطح، مورفولوجيا وهيكل من المواد المتعددة طوري. فؤاد لديها القدرة على تقييم كمي التفاعلات نانو النطاق، مثل تهمة، والجذب، والتنافر بين القوات التصاق مسبار محددة والركيزة في كل من الهواء ووسائل الإعلام السائلة. 7،8 فؤاد وضعت أصلا من قبل Binning، Quate وجربر 9 الاستخدامات مسبار من المعروف / حساسية العزم والربيع المستمر للاقتراب و / أو مسح العينة. بسبب التفاعلات الفيزيائية بين التحقيق والعينة، وتهرب ناتئ خلال الاتصال أو القرب وتبعا لطريقة عملها، وهذا انحراف يمكن ترجمتها للحصول على تضاريس العينة أو تدبير القوات الموجودة بين التحقيق وعينة. تعديلات على TECHNI فؤادكيو، مثل التحقيق الغروية nanoscopy، 10 وقد سمح العلماء لتقييم مباشرة التفاعلات نانو القوة بين اثنين من مواد موجودة في نظام الغروية من الفائدة.
في الغروية التحقيق nanoscopy، ويرد جسيمات كروية من خيار لقمة ناتئ، لتحل محل المخروطية والهرمية نصائح التقليدية. A الجسيمات كروية مثالية للسماح بالمقارنة مع النماذج النظرية مثل جونسون، كندال، روبرتس (JKR) 11 وDerjaguin، لانداو، Vervwey، Overbeek (DLVO) 12-14 النظريات والتقليل من تأثير خشونة السطح على القياس. 15 وتستخدم هذه النظريات لتحديد اليات الاتصال والقوات المشتركة بين الجسيمات المتوقع ضمن نظام الغروية. نظرية DLVO يجمع بين جاذبية قوى فان دير فال وقوات كهرباء مثير للاشمئزاز (بسبب الطبقات المزدوجة الكهربائية) لشرح كميا سلوك تجميع الأنظمة الغروية المائية، في حين أن Jيتضمن نظرية KR تأثير الضغط الاتصال والتصاق لنموذج اتصال مرنة بين عنصرين. مرة واحدة يتم إنتاج التحقيق المناسبة، ويتم استخدامه للاقتراب أي مادة / الجسيمات الأخرى لتقييم القوى بين العنصرين. وباستخدام معيار تصنيعها طرف واحد يكون قادرا على قياس قوات التفاعلية بين هذا الطرف والمادة المفضلة، ولكن الفائدة من استخدام مسبار الغروية العرف يسمح بقياس القوات الموجودة بين المواد موجودة داخل منظومة دراستها. وتشمل التفاعلات قابلة للقياس:. لاصقة، جذابة، مثيرة للاشمئزاز، وتهمة، وحتى القوات الكهروستاتيكية الحالية بين الجسيمات 16 بالإضافة إلى ذلك، فإن تقنية التحقيق الغروية يمكن استخدامها لاستكشاف قوات عرضية الحالية بين الجسيمات ومرونة المواد 17،18
القدرة على إجراء القياسات في مختلف وسائل الإعلام هي واحدة من أهم مزايا الغروية التحقيق nanoscopy. الظروف المحيطة، السائل مالقانونين، أو الظروف التي تسيطر عليها الرطوبة يمكن أن تستخدم كل لتقليد الظروف البيئية لمنظومة دراستها. القدرة على إجراء القياسات في بيئة السائل تمكن من دراسة النظم الغروية في بيئة أنه يحدث بشكل طبيعي؛ بالتالي، أن تكون قادرة على الحصول على البيانات التي يتم تحويلها مباشرة إلى النظام في حالته الطبيعية من الناحية الكمية. على سبيل المثال، وتفاعلات الجسيمات الموجودة داخل أجهزة الاستنشاق بالجرعات المقننة (MDI) يمكن دراستها باستخدام نموذج بالوقود السائل مع خصائص مشابهة لالداسر المستخدمة في أجهزة الاستنشاق بالجرعات المقننة. ان نفس التفاعلات تقاس في الهواء لا تكون ممثلة للنظام موجودة في الاستنشاق. وعلاوة على ذلك، على المديين المتوسط السائل يمكن تعديلها لتقييم تأثير دخول الرطوبة، بالسطح الثانوية، أو درجة الحرارة على التفاعلات الجسيمات في MDI. القدرة على التحكم في درجة الحرارة يمكن أن تستخدم لتقليد بعض الخطوات في تصنيع أنظمة الغروية لتقييم مدى درجة الحرارة سواء في تصنيع أوتخزين النظم الغروية قد يكون لها تأثير على تفاعلات الجسيمات.
وتشمل القياسات التي يمكن الحصول عليها باستخدام تحقيقات الغروية؛ مسح التضاريس، الفردية منحنيات القوة لمسافات والخرائط التصاق قوة بعد، ويسكن قياسات القوة لمسافات. وتشمل المعايير الأساسية التي يتم قياسها باستخدام الغروية طريقة التحقيق nanoscopy المقدمة في هذه الورقة الأداة الإضافية، تحميل كحد أقصى، والقيم الطاقة الانفصال. الأداة الإضافية هو قياس قوى التجاذب، الحد الأقصى للتحميل قيمة قوة التصاق أقصى، والطاقة الفصل ينقل الطاقة اللازمة لسحب الجسيمات من الاتصال. ويمكن قياس هذه القيم من خلال قياسات لحظية أو القوة يسكن. نوعين مختلفين من القياسات يسكن تشمل انحراف والمسافة البادئة. طول ونوع من القياس يسكن يمكن اختيارها خصيصا لمحاكاة التفاعلات المحددة التي تكون موجودة ضمن نظام الفائدة. مثال يستخدم انحراف يسكن - التي تتولىالعينات في اتصال بقيمة انحراف المطلوب - لتقييم السندات لاصقة أن تتطور في المجاميع التي تشكلت في التفرق. وشكلت السندات لاصقة يمكن قياسها بوصفها وظيفة من الوقت ويمكن أن توفر نظرة ثاقبة القوات المطلوبة لredisperse المجاميع بعد التخزين لفترات طويلة. عدد كبير من البيانات التي يمكن الحصول عليها باستخدام هذه الطريقة هي شهادة على براعة الأسلوب.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. إعداد الغروية دقق وفؤاد الركيزة
- لإعداد تحقيقات الغروية، واستخدام طريقة تم تطويرها من قبل المؤلفين. 19
- باختصار، استخدم حامل زاوية 45 درجة لتركيب ناتئ tipless في زاوية محددة من 45 درجة (الشكل 1A).
- إعداد شريحة الايبوكسي من قبل تلطيخ طبقة رقيقة من الايبوكسي على شريحة المجهر. استخدام ملعقة نظيفة أو تيار بطيء من النيتروجين للتأكد من أن طبقة من الايبوكسي تضاف إلى شريحة المجهر هو الحد الأدنى من الارتفاع.
- يضعوا الشريحة الايبوكسي لالبصرية عدسة المجهر التكبير 40X باستخدام حامل مصمم خصيصا (الشكل 1B). ثم استخدم ناتئ من الاقتراب من شريحة الايبوكسي والحصول على كمية صغيرة من الايبوكسي على ناتئ.
- كرر هذه الخطوات أيضا إرفاق جسيم واحد من الفائدة في ذروة من ناتئ (الشكل 1C).
- إعداد الركيزة التي كتبها فؤاد الالصاق الاسمية الغرويةجسيمات على وساترة فؤاد باستخدام مادة لاصقة بالحرارة المتزايدة.
- حرارة 35 ملم جولة زلة تغطية إلى 120 درجة مئوية، وتطبق على كمية صغيرة من لاصق على ساترة. ارتفاع في درجة الحرارة هو ضروري لتذوب لاصقة بالحرارة للتطبيق.
- ثم بارد، ساترة إلى 40 درجة مئوية قبل الغبار والجسيمات الغروية على الغراء. ملاحظة: في 40 ° C يتم تعيين الغراء بما فيه الكفاية أن الجسيمات لن تصبح جزءا لا يتجزأ في الغراء، ولكن الغراء لزجة بما فيه الكفاية لضمان أن الجسيمات ستلتزم الركيزة.
- مزيد من الهدوء ساترة لRT واستخدام تيار لطيف من النيتروجين لتفجير أي جزيئات غير مرتبط الزائدة.
- غسل الركيزة عدة مرات مع وسيلة السائل التي سيتم استخدامها لقياس التحقيق الغروية لضمان أن تتم إزالة جميع الجزيئات غير مرتبط من الركيزة. ملاحظة: وهذا أمر مهم للحد من آثار جزيئات التدفق الحر أثناء القياس، والتي يمكن أن أمورالعمل مع ناتئ وإدخال أخطاء في النتائج.
2. تركيب ودقق الغروية، محاذاة الليزر، ونظام توازنه
- جبل ساترة مع الجسيمات الغروية في النصف السفلي من خلية السائل، والتأكد من أن يا الدائري يجلس بشكل صحيح لمنع أي تسرب.
- وضع ورقة شفافة مسعور على خشبة المسرح المجهر لحراسة ضد أي السائل الذي قد يتسرب أثناء التجربة، خاصة إذا فقط باستخدام النصف السفلي من خلية السائل لقياس، ووضع خلية السائل على خشبة المسرح المجهر. ملاحظة: للحصول على البساطة واحدة يمكن استخدامها فقط في النصف السفلي من خلية السائل، بالنظر إلى أن النظام يمكن معايرتها بشكل كاف؛ تلميح - تبخر يغير حالة القياس والآثار والنتائج / القراءة.
- نعلق التحقيق الغروية في الرأس المسح وتجميع فؤاد على فؤاد. مع البرنامج أداة فؤاد على، واستخدام المقابض علىمسح الرأس إلى جلب رأس ناتئ إلى التركيز. ملاحظة: تم الانتهاء من جميع الخطوات الإجرائية والقياسات باستخدام MFP-3D-بيو فؤاد مع برنامج بحوث اللجوء.
- لتحقيق أقصى قدر من الشدة، محاذاة الليزر على غيض من ناتئ باستخدام المقابض التعديل المناسب على رأسه المسح.
- يسمح هذا النظام لتتوازن لمدة 5-10 دقائق أو حتى تستقر قيمة انحراف. استخدام مقبض تعديل انحراف لتحقيق انحراف إلى الصفر أو سلبية قليلا.
- بعد معايرتها النظام في الهواء، استخدام البرنامج فؤاد (لوحة الحرارية في إطار لوحة ماستر) لحراريا حساب InvOLS (حساسية) وربيع دائم من التحقيق الغروية. ملاحظة: سيتم استخدام هذه الحساسية بشكل مؤقت حتى يتم قياس حساسية صحيح عند الانتهاء من قياس (راجع الخطوة 4).
- حدد إما "كال الربيع ثابت" أو "كال InvOLS" ثم انقر على "التقاط بيانات الحرارية".
- مرةذروة بارز هو واضح، ووقف التقاط البيانات، وانقر للتكبير فوق ذروة الرئيسية.
- انقر على "تهيئة صالح" تليها "صالح البيانات الحرارية،" للحصول على ربيع دائم تحسب تلقائيا أو القيم InvOLS.
- إضافة ببطء 2 مل من المتوسط السائل إلى الخلية السائلة باستخدام حقنة وضمان عدم وجود فقاعات موجودة في جميع أنحاء ناتئ. إعادة محاذاة الليزر، منذ معامل الانكسار من الوسط قد تغير الآن، ومرة أخرى تتوازن النظام يسمح قيمة انحراف لتحقيق الاستقرار قبل تعديل انحراف الى نقطة الصفر. ملاحظة: في حالة وجود اختلاف في درجة الحرارة الكبيرة بين البيئة والسائلة، وسوف يستغرق وقتا أطول موازنة.
3. التصوير والحصول على البيانات
- تعيين حجم المسح الأولي إلى 20 ميكرون، مسح المعدل إلى 1 هرتز، وزاوية المسح الضوئي إلى 90 درجة، تعيين نقطة إلى 0.2 V والحصول على فحص العينة. ضبط مكاسب حسب الحاجة للحصول على تتبع المتراكبةوتقفي المنحنيات.
- مرة واحدة تم العثور على جسيمات من الفائدة، والتكبير على الفور على أن الجسيمات للحد من التفاعلات التحقيق الموسع مع الركيزة قبل الحصول على قياسات حجم القوة.
- مرة واحدة التكبير، والحصول على صورة كافية من جسيم واحد أو جزء من جسيم واحد. ثم التبديل إلى لوحة القوة في البرنامج. جلب شريط موقف الأحمر إلى أعلى منصب، وضعت على مسافة القوة ل5 ميكرون، معدل المسح إلى 0.1 هرتز، قناة الزناد لا شيء وإجراء قياس قوة واحدة. تأكد من أن التحقيق لا الاتصال الركيزة.
- من الرسم البياني قياس واحد تم الحصول عليها، وحساب خط انحراف ظاهري عن طريق النقر بالزر الأيمن على نافذة الرسم البياني، واختيار "حساب مواطنه الظاهري لاين" الخيار. وهذا تلقائيا بحساب انحراف ظاهري وتحديث قيمة حسب الحاجة في داخل البرنامج.
- تغيير القناة الزناد لانحراف وتعيين نقطة الزناد إلى 20 نانومتر. تعيين حي القوةتعصب إلى 1 ميكرومتر وضبط سرعة المسح الضوئي كما تريد تبعا لقوات يقاس من الفائدة.
- ضبط يدويا قيمة للانحراف معكوس البصرية ليفر حساسية (InvOLS) في لوحة استعراض القوة بعد إجراء قياسات قوة واحدة 2-3 على التوالي الأولية.
- إجراء قياس قوة واحدة، ثم انقر على زر "استعراض" على لوحة القوة التي تفتح لوحة القوة الأسياد.
- تسليط الضوء على قياس قوة أنجزت مؤخرا. تحت عنوان "المحور" يتجه ضمان فقط "DeflV" محددا. تغيير "المحور السيني" حقل الإدخال إلى "سبتمبر" باستخدام القائمة المنسدلة وانقر على "جعل الرسم البياني."
- انقر على "بارم" علامة على لوحة القوة الأسياد وضبط قيمة "InvOLS" حتى منطقة الاتصال من الرسم البياني العمودي تماما. ثم نشر هذه القيمة في حقل "Defl InvOLS" تقع تحت كال60؛ التبويب الفرعي في علامة التبويب القوة تقع على النافذة لوحة ماستر الرئيسي.
- كرر هذا 2-3 مرات للتأكد من أن لا تغيير قيمة InvOLS بشكل ملحوظ.
- الآن بعد أن تم تعيين كافة المعلمات تصل، تأكد من أن مستوى السائل المتوسطة لا تزال كافية وأن انحراف لا تزال مستقرة. ملاحظة: في هذا الوقت، والمنحنيات قوة واحدة أو خرائط القوة يمكن الحصول عليها. إذا المطلوب قياسات القوة يسكن، الخيارات يسكن يمكن الوصول إليها في لوحة القوة.
4. بعد ضبط للحساسية لتحليل
- بعد الانتهاء من اقتناء القياس، قياس الحساسية الحقيقية لجنة التحقيق الغروية. للقيام بذلك، وإجراء القياس باستخدام القوة انحراف كبير نسبيا / قوة مع التحقيق الغروية في نفس المتوسطة السائل ضد "بلا حدود" سطح صلب مثل الميكا. تم الحصول على حساسية بعد الانتهاء من التجارب لأن انحراف كبير / القوة قد يؤدي إلى تلف كولو ملاحظة:تحقيقات ايدال أعدت مع الغرويات مسامية أو الهشة.
- ويستخدم المنحدر من منطقة الاتصال عن طريق البرنامج تلقائيا لحساب حساسية (الشكل 2). استخدام هذه القيمة الحقيقية للحساسية خلال تحليل البيانات من جميع المنحنيات التي تم الحصول عليها باستخدام مسبار خاص الغروية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
وتستخدم النظم الغروية السائل لعدة نظم لتقديم الأدوية الصيدلانية. لتسليم المخدرات استنشاق، وهو نظام الغروية شيوعا هو تعليق ضغط الاستنشاق بالجرعات المقننة (PMDI). تفاعلات الجسيمات الموجودة داخل PMDI تلعب دورا حيويا في صياغة الاستقرار المادي، والتخزين، وتسليم المخدرات التوحيد. في هذا المخطوط، وجرى تقييم القوى بين الجسيمات بين الجسيمات على أساس المادة الدهنية التي يسهل اختراقها (~ 2 ميكرون متوسط قطرها الجسيمات الضوئية) في بالوقود نموذج (2H، 3H-perfluoropentane) في RT لنقل وظيفة والأخطاء المحتملة المرتبطة قدم الإجراء.
ويبين الشكل 3 تحقيقين الغروية ممثل أعدت باستخدام جزيئات الدهون على أساس استنشاق التي يمكن استخدامها لتحقيق nanoscopy الغروية. من المهم أن الجسيمات الغروية واحد هو الملصقة على قمة ناتئ من النوع الذي هو السمة الأبرز، وستكون النقطة الأولىمن خلال الاتصال القياس. وهذا يضمن أن التفاعلات تقاس ومن المقرر فقط إلى الجسيمات الغروانية. يمكن ربط جزيئات متعددة أو الكتل الجسيمات تنتج نتائج خاطئة (الشكل 4) وذلك بسبب الانحرافات ناتئ متعددة الناجمة عن كل من الجسيمات الاستشعار عن بعد في وقت واحد بنفس الوقت الحاضر جسيم واحد على الركيزة. باستخدام تحقيقات الغروية أعدت بشكل صحيح والصور الطوبوغرافية للركيزة الجسيمات مثل تلك التي تظهر في الشكل 5 لا يمكن أن يتحقق في وسط السائل.
سوف بمسح التضاريس باستخدام مسبار الغروية تكون أقل تحديدا من تلك التي تم الحصول عليها باستخدام طرف المخروطية شحذ؛ ومع ذلك، في الحزب الشيوعي النيبالي، والغرض الرئيسي من المسح الطوبوغرافية هو لتحديد موقع الجسيمات على الركيزة التي يمكن استخدامها لتقييم التفاعلات بين الجسيمات. الشكل 6 ينقل العديد من المنحنيات قوة واحدة قد تواجهها عند إجراء قياسات مسبار الغروية في وسط السائل . قياسات السائلتحتوي على أكثر مصادر الخطأ أثناء القياس وينبغي للمرء أن يكون على بينة من جميع المصادر بشكل مناسب لتقليل تأثيرها على دقة قياس (الشكل 6A).
قمم السريع والحاد واضحا في منحنى القوة في الشكل 6B تدل على اضطراب مفاجئ للنظام أثناء القياس. ويمكن أن يعزى هذا إلى حركة الصك فؤاد أو ضوضاء مفاجئة في الخلفية (مثلا: باب الانتقاص، العطس) أن النتائج في فترة قصيرة من زعزعة الاستقرار لحظية وسريعة. في الشكل 6C تذبذب خط الأساس في النهج وتراجع من ناتئ تشير إلى مشكلة في وسط سائل. قد يحدث هذا إذا لم يتم تعبئة خلية السائل بشكل كاف يسمح للتبخر المتوسطة أن يكون لها تأثير كبير على استقرار النظام والقياس. مصدر بديل لهذا الاضطراب يمكن أن يكون من موازنة غير لائق للناتئ في LIQUمتوسطة معرف قبل التحليل. ناتئ حساسة للتغيرات في درجة الحرارة وإجراءات مثل 'تتصدر قبالة' الخلية السائلة تتطلب الوقت الكافي إعادة موازنة. يصور الشكل 6D تحول خط الأساس خلال نهج وسحب دورة. هذا التحول نظيفة غير موجود خلال قياسات قوة لحظية، ولكن هو أكثر وضوحا في قياسات القوة يسكن. هذا الانجراف هو تأثير ناتئ الانجراف الحرارية، والتي يمكن أن تحدث لعدة أسباب منها: التبخر البطيء للمتوسطة السائل مما يؤدي إلى تغير في درجة حرارة متوسطة، وذلك باستخدام وسيلة ما زال توازنه إلى درجة الحرارة المحيطة بها، أو إجراء القياس في البيئة التي لا تسيطر عليها بشكل مثالي. التحولات المطردة في الحد الأدنى من درجة حرارة متوسطة السائل خلال قياس إنتاج مثل هذه الانجرافات. هذا النوع من القياس الانجراف هو من الصعب السيطرة عليها لتتبخر السوائل عالية، ما لم يتم استخدام خلية السائل مغلقة خلال القياس؛ howeveص، يمكن لمعظم برامج التحليل فؤاد تصحيح مثل هذه الانجرافات.
بعد أن تم تخفيف جميع المصادر السيطرة عليها من الخطأ ويتم معايرتها نظام مناسب، ويمكن استخدام الخرائط التصاق للحصول على الجسم إحصائية كبيرة من البيانات عبر العزم حجم العينة. رسم الخرائط القوة يمكن استخدامها بشكل مستقل أو بالاشتراك مع المسح الطوبوغرافية لتقييم تأثير التضاريس على قوات لاصقة الجسيمات (الشكل 7). وسوف توفر الخرائط قوة اثنين من الرسوم البيانية الهامة ذات الاهتمام: خريطة طبوغرافية من العينة على أساس الارتفاع الذي الاتصالات ناتئ الركيزة (الشكل 7A) وخريطة التصاق نقل قوة سحب ماكس كل منحنى القوة الفردية (الشكل 7B). ويمكن أيضا الرسم البياني في الشكل 7B أن تستخدم للحصول على متوسط والانحراف المعياري العددية للالتصاق والمفاجئة في القوات، فضلا عن الطاقات الانفصال عبر العينة بأكملها. هذه البيانات الخام العنبيمكن الاطلاع على النظام المنسق كما تمثيلات الثلاثة الأبعاد للتضاريس أو انتشار القياسات التصاق عبر العينة (الشكل 7C / D) وسوف تتراكب لهم إنتاج التوضيح ثلاثية الأبعاد من توزيع القوات التصاق بوصفها وظيفة من التضاريس ( الرقم 7E). هذا النوع من البيانات يوفر الفهم النقدي من القوات الموجودة بين الغرويات وكيف سطح الغرويات مزيد من التفاعلات المفعول.
قياسات يسكن بالإضافة إلى قوة يمكن استخدامها لتقييم تأثير ميكانيكا الاتصال وطول الاتصال على قوات لاصقة. واستخدمت جزيئات الدهون الصلبة لنقل تأثير يسكن على قوات لاصقة قياس (الشكل 8). الشكل 8 يشير إلى أن قوات اصقة الزيادة بوصفها وظيفة من الوقت باستخدام المسافة البادئة يسكن، في حين أنها الهضبة باستخدام انحراف يسكن. هذا الاتجاه يصبح أكثر وضوحا في بعض الأحيان يسكن أطول (180 ثانية).
. الرقم 1 تصوير من الطريقة المستخدمة لإنتاج تحقيقات الغروية لالغروية التحقيق nanoscopy (A) فؤاد ناتئ، تعلق مصممة خصيصا 45 ° حامل ناتئ، (B) يتم اضافته الشريحة الايبوكسي / الجسيمات لحامل الثانوية الذي انزلق على عدسة المجهر، (ج) يتم رفع ناتئ ببطء للحصول على الايبوكسي والجسيمات.
الشكل 2. حساسية ناتئ هو المنحدر من منطقة اتصال من انحراف مقابل منحنى ض المسافة.
استخدام مسبار الغروية التي لديها جزيئات متعددة الملصقة الرقم 4. قد يؤدي إلى ازدواجية خاطئة من الحاضر جسيم واحد على الركيزة أثناء المسح الطبوغرافية الركيزة.
الرقم 5. بالاشعة التضاريس التي تم الحصول عليها باستخدام مسبار الغروية أعدت بشكل صحيح. (A) A كبيرة مسح يكشف جزيئات متعددة من الفائدة؛ (B) مسح أكثر تركيزا وكشف عن الجسيمات رئيسي واحد في المصالح؛ (C) لفحص بالاشعة تركز على سطح جسيم واحد.
. الشكل 6 منحنيات القوة التي تم الحصول عليها مع القيود المختلفة التي يجب على المرء أن يكون على بينة من (A) مثال على منحنى القوة جيدة؛ (ب) منحنى القوة يدل على اضطراب إما عن طريق حركة فؤاد أو الضوضاء حاضرا أثناء القياس؛ (C ) تقلب بسبب معايرتها-الامم المتحدة ناتئ يمكن أن يؤدي إلى نهج غير مستقرة / التراجع؛ (D) الحرارية الحالية الانجراف خلال القياس، موجودة بسبب التبخر بطيئة مما أدى إلى تبريد متوسطة أو مراقبة البيئة غير المستقرة.
-together.within صفحة = "دائما"> 
. الرقم 7 رسم الخرائط قوة التصاق التي يمكن الحصول عليها باستخدام الغروية التحقيق nanoscopy (A) توزيع الطوبوغرافية لسطح العينة؛ (B) توزيع قوة التصاق أقصى عبر العينة (C / D) تمثيل 3 الابعاد من الرسوم البيانية هو مبين في أ و ب على التوالي؛ (E) تراكب من قوات التضاريس والتصاق إنتاج التوضيح واحدة ثلاثية الأبعاد للقوات التصاق بوصفها وظيفة من التضاريس.
الرقم 8. القوات التصاق قياس بوصفها وظيفة من الوقت يسكن باستخدام اثنين متفاوتة القياسات يسكن (ن = 30)، (◊) دائرة الهجرة والجنسيةentation (□) انحراف؛ * يشير إلى اختلاف كبير بين القيم عند نقطة زمنية محددة باستخدام ثنائي الطرف اختبار T-بثقة 95٪ (P <0.05).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
يمكن بسهولة تخفيفها عدة مصادر عدم استقرار النظام الحالي خلال السائل الغروية التحقيق nanoscopy من خلال إجراءات موازنة المناسبة. عدم الاستقرار كما نوقش سابقا يؤدي إلى نتائج خاطئة ومنحنيات القوة التي هي أكثر صعوبة لتحليل موضوعي. إذا كان قد تم مالت جميع مصادر عدم الاستقرار ورسوم بيانية مماثلة لتلك التي تظهر في الشكل 4 لا تزال موجودة، قد تكون المعلمة قياس آخر لسبب من الأسباب. وتشمل المعلمات القياس الأخرى التي تعتبر مهمة للنظر خلال الغروية التحقيق nanoscopy السرعة التي تعمل ناتئ وتراجع من العينة ونقطة الزناد لقياس القوة. بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة إلى أن موقع مركز التحقيق الغروية قد تكون مختلفة من طرف فؤاد التقليدية. وبالتالي، فإنه ينصح لوضع بقعة الليزر مباشرة فوق مركز للجسيمات التحقيق لزيادة دقة القياس.
أنار المهم أن تختار سرعة غير كافية لقوة أحد يهتم في قياس واحد الذي هو مناسب لاستخدام في وسط سائل. اذا كانت مهتمة فقط في القوات التصاق الحالية بين الجسيمات، وسرعة مقاربة ليست حرجة. ومع ذلك، لقياس قوة جذابة ومثيرة للاشمئزاز بين الجسيمات، واختيار نهج وسحب سرعة بطيئة بما فيه الكفاية وهذا هو المهم. وينبغي اختيار سرعة النهج للسماح التفاعلات وليس السرعة للسيطرة على انحراف ناتئ. سوف تلقي بظلالها على نهج سريع وعدم السماح الوقت للتفاعلات جاذبية لتشكيل، في حين أن النهج بطيئة جدا في وسط السائل سوف تنتج خطوط الأساس غير مستقرة مماثلة إلى الشكل 6C. عدم الاستقرار الناجم عن نهج بطيء لأن قوة الطفو السائل على ناتئ مشابه للقوة المستخدمة في النهج ناتئ.
آخر معلمة القياس التي ينبغي النظر فيها قبل البياناتالاستحواذ هو القوة الزناد النهائي. كبير جدا قوة الزناد يمكن أن يؤدي إلى تشوهات كبيرة خلال قياس وربما حتى سحق التحقيق أو عينة اعتمادا على خصائص المواد. بدلا من ذلك، صغيرة جدا من قوة سوف تسفر عن نتائج غير دقيقة، حيث أن طبقة السائل بين التحقيق وعينة قد لا تكون دفعت بما فيه الكفاية للخروج من بين الجزيئات، وبالتالي فإن التفاعل المقاسة ليست الجسيمات الجسيمات. طريقة الأمثل هو المهم الشاشة بشكل صحيح واختبار المعلمات قياس مختلفة للتأكد من أن البيانات التي تم الحصول عليها هي representable ودقيقة.
خرائط القوة هو مبين في الشكل 7 يمكن أن توفر مجموعات البيانات التي تم الحصول عليها بسهولة كبيرة. القرار من الخريطة الطبوغرافية ومضافين في وقت لاحق تمثيلات ثلاثية الأبعاد ترتبط مباشرة إلى عدد من القياسات التي أجريت. ومع ذلك، على الرغم من أن عددا أكبر من نقاط البيانات تنتج صورا بدقة أعلى، مرات مسح يمكن زيادة كبيرة.يمكن حفظ نظم قياس السائل مستقرة طوال رسم الخرائط القوة ستكون صعبة اعتمادا على الضوابط المتوسطة والبيئية السائل. تبخر السائل، التي تعد واحدة من أكبر المخاوف، ويمكن أن تكون محدودة بشكل منتظم "تتصدر قبالة 'من النظام مع السائل إضافية. ومع ذلك، فمن الضروري أن تفحص بشكل مؤقت ويتم إعطاء الوقت الكافي لإعادة موازنة للنظام قبل استئناف القياس. وينبغي اختيار وقت مناسب مسح للتأكد من أن النظام يمكن أن تبقى مستقرة لضمان دقة القياسات.
القدرة على إجراء منحنيات القوة لحظية، يسكن منحنيات القوة، ومجموعات كبيرة من البيانات من الخرائط القوة ينقل براعة الغروية التحقيق nanoscopy في تقييم التفاعلات الحالية في النظم الغروية في البيئات التي تحاكي التي تحدث بشكل طبيعي. يمكن أن البيانات التجريبية التي تم الحصول عليها باستخدام طريقة مفصلة هنا تقدم أفكارا رئيسية في الاستقرار الغروية، والتفاعلات كهرباء، والثانية حركية التخثر. ويمكن استخدام هذه المعلومات لفحص وأو تحسين على نظم الغروية الحاضر في جميع أنحاء مختلف الصناعات. بالإضافة إلى هذه الطريقة يمكن استخدامها مع خطوط الخلايا البيولوجية لتقييم تأثير بعض الأدوية أو المواد (أعدت على التحقيق الغروية) على التفاعلات الخلية ووظائفها. هذا يمكن أن توفر البصيرة كبيرة في جزيء صغير، واكتشاف المخدرات والتصميم صياغتها. علاوة على ذلك، مع التطورات الحديثة في القدرة على إنتاج submicron وتحقيقات حتى نانو الغروية، يمكن للمرء استخدام الأسلوب المقدمة هنا لدراسة النظم حتى نانو الغروية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
يعترف الكتاب (1) الدعم المالي من وزارة العلوم وNanobiomedical مركز BK21 PLUS NBM العالمي لبحوث للطب التجديدي في جامعة دانكوك، والأولوية من برنامج مراكز الأبحاث (رقم 2009 حتي 0093829) بتمويل من جبهة الخلاص الوطني، وجمهورية كوريا، ( 2) المرافق، والمساعدة العلمية والتقنية، من المركز الأسترالي للالمجهري والتحليل المجهري بجامعة سيدني. HKC عن امتنانها لمجلس البحوث الأسترالية للدعم المالي من خلال منحة مشروع ديسكفري (DP0985367 وDP120102778). WCH عن امتنانها لمجلس البحوث الأسترالية للدعم المالي من خلال منحة مشروع الربط (LP120200489، LP110200316).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Double-Bubble Epoxy | Hardman | 4004 | |
| Veeco Tipless Probes | Veeco | NP-O10 | |
| Porous Particles | Pearl Therapeutics | ||
| Atomic Force Microscope (MFP) | Asylum | MFP-3D | |
| SPIP Scanning Probe Image Processor Software | NanoScience Instruments | ||
| 35 mm Coverslips | Asylum | 504.003 | |
| Tempfix | Ted Pella. Inc. | 16030 |
References
- Sindel, U., Zimmermann, I. Measurement of interaction forces between individual powder particles using an atomic force microscope. Powder Technology. 117, 247-254 (2001).
- Ducker, W. A., Senden, T. J., Pashley, R. M. Direct measurement of colloidal forces using an atomic force microscope. Nature. 353, 239-241 (1991).
- Israelachvili, J. N., Adams, G. E. Measurement of forces between two mica surfaces in aqueous electrolyte solutions in the range 0–100 nm. Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. 1, 975-1001 (1978).
- Upadhyay, D., et al. Magnetised thermo responsive lipid vehicles for targeted and controlled lung drug delivery. Pharmaceutical Research. 29, 2456-2467 (2012).
- Chrzanowski, W., et al. Biointerface: protein enhanced stem cells binding to implant surface. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 23, 2203-2215 (2012).
- Chrzanowski, W., et al. Nanomechanical evaluation of nickel–titanium surface properties after alkali and electrochemical treatments. Journal of The Royal Society Interface. 5, 1009-1022 (2008).
- Tran, C. T., Kondyurin, A., Chrzanowski, W., Bilek, M. M., McKenzie, D. R. Influence of pH on yeast immobilization on polystyrene surfaces modified by energetic ion bombardment. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 104, 145-152 (2013).
- Page, K., et al. Study of the adhesion of Staphylococcus aureus to coated glass substrates. Journal of materials science. 46, 6355-6363 (2011).
- Binnig, G., Quate, C. F., Gerber, C.
- Butt, H. -J. Measuring electrostatic, van der Waals, and hydration forces in electrolyte solutions with an atomic force microscope. Biophysical Journal. 60, 1438-1444 (1991).
- Johnson, K., Kendall, K., Roberts, A. Surface energy and the contact of elastic solids. Proceedings of the Royal Society of London. A. Mathematical and Physical Sciences. 324, 301-313 (1971).
- Deraguin, B., Landau, L. Theory of the stability of strongly charged lyophobic sols and of the adhesion of strongly charged particles in solution of electrolytes. Acta Physicochim: USSR. 14, 633-662 (1941).
- Derjaguin, B., Muller, V., Toporov, Y. P. Effect of contact deformations on the adhesion of particles. Journal of Colloid and Interface Science. 53, 314-326 (1975).
- Verwey, E. J. W., Overbeek, J. T. G.
- Kappl, M., Butt, H. J. The colloidal probe technique and its application to adhesion force measurements. Particle & Particle Systems Characterization. 19, 129-143 (2002).
- Tran, C. T., Kondyurin, A., Chrzanowski, W., Bilek, M. M., McKenzie, D. R. Influence of pH on yeast immobilization on polystyrene surfaces modified by energetic ion bombardment. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. , (2012).
- Sa, D. J., de Juan Pardo, E. M., de Las Rivas Astiz, R., Sen, S., Kumar, S. High-throughput indentational elasticity measurements of hydrogel extracellular matrix substrates. Applied Physics Letters. 95, 063701-063701 (2009).
- Zauscher, S., Klingenberg, D. J. Friction between cellulose surfaces measured with colloidal probe microscopy. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 178, 213-229 (2001).
- Sa, D., Chan, H. -K., Chrzanowski, W. Attachment of Micro- and Nano-particles on Tipless Cantilevers for Colloidal Probe Microscopy. International Journal of Colloid and Interface. , (2014).
