Nanosurf Flex-Bio生物型原子力顯微鏡
結合多功能和高性能的生命科學用AFM
生命科學研究的一個關鍵成功因素是融合多種分析技術。使用Nanosurf的Flex-Bio，您可以將此系統的液體AFM成像、光譜學和納米操作能力與倒置顯微鏡的光學技術結合起來。
生命科學研究的超靈活系統設計
Flex-Bio配備了手動和電動移動臺，可以在蔡司、奧林巴斯、尼康和徠卡倒置顯微鏡上或獨立平臺上無縫集成。在倒置顯微鏡下，光學和AFM數據可以相互關聯，如圖所示為人類視網膜內界膜(ILM)。
（A）生理緩沖液中分離的ILM的明視野圖像。（B）顯示抗層粘連蛋白染色的相同切片的熒光圖像。（C）ILM截圖的AFM形貌圖;也在B中顯示為疊加的方塊截圖.（D）相同截圖的AFM剛度分布。每個點的顏色表示由在各個位置記錄的力曲線計算的局部剛度值。 （E）D中所示的剛度數據的直方圖。（F）在ILM和玻璃基板上獲得的典型的力-位移曲線。這些曲線將轉換為力 - 壓痕數據，然后可以計算剛度。生物組織的剛度分布已被證明是諸如年齡相關性黃斑變性、關節炎和癌癥等疾病的標志物。數據提供：Marko Loparic，Marija Plodinec，Philip Oertle和Paul B. Henrich，Biozentrum / SNI / UHBS，瑞士巴塞爾大學
模塊化平臺，懸臂基座和相應軟件的概念讓系統可以輕松升級，以獲得生命科學和材料研究中的許多新可能性。 比如Flex-FPM 用于細胞和納米操作，Flex-ANA用于自動納米力學分析。此外，最初為Flex-Axiom系統開發的高級模式，如MFM和KPFM，也可用于Flex-Bio。對于不需要從下方進行光學訪問的測量，例如對于像細菌視紫紅質這樣的樣品的成像和光譜，使用一個獨立移動臺兼容于Flex-Bio和Nanosurf Isostage隔振臺和AE300隔聲罩，則系統通常更加緊湊好用。
(A)一個帶有獨立移動臺，隔振臺和隔聲罩的Flex-Bio系統。(B)2D細菌視紫紅質晶體[140 nm 掃描范圍]。 (C)B的功率譜，顯示出遠超過1nm的橫向分辨率[虛線圓圈]。(D)細菌視紫紅質晶體的單分子力譜。
在日常使用中真正重要的實用細節
帶有對齊結構的懸臂基座可與包含對齊槽的懸臂一起使用。這提供了微米級重定位精度，避免了激光對準，并允許您一次又一次地找到相同的樣本特征。懸臂從上到下進入圖像，因此無論您是通過眼睛，CCD相機還是AFM（以默認掃描角度掃描），樣品方向始終相同。
對準芯片技術
獨立移動臺的頂視圖
倒置顯微鏡的頂視圖, 圖片提供: O. Guilaume-Gentil, 瑞士蘇黎世聯邦理工學院
Flex-Bio 成像模式
以下描述為儀器所具備的模式。某些模式可能需要其他組件或軟件選項。詳情請瀏覽宣傳冊或直接聯系我們。
標準成像模式
靜態力模式
橫向力模式
動態力模式 (輕敲模式)
相成像模式
熱成像模式
熱掃描顯微 (SThM)
磁性能
磁力顯微
電性能
導電探針 AFM (C-AFM)
壓電力顯微 (PFM)
靜電力顯微 (EFM)
開爾文探針力顯微鏡（KPFM）
掃描擴散電阻顯微 (SSRM)
機械性能
力調制
剛度和模量
力譜
力映射
其他機械模式
刻蝕和納米操作
電化學 AFM (EC-AFM)
Flex-Bio 應用示例
I型膠原纖維的成像
膠原蛋白是哺乳動物中含量的蛋白質，占全身蛋白質含量的25％以上。它是結締組織細胞外基質的主要結構蛋白，為肌腱和骨骼提供抗拉強度。在哺乳動物中發現的大多數膠原蛋白是纖維狀的I型膠原蛋白。I型膠原纖維顯示典型的周期性形態，即所謂的D-帶。D-帶是由各個膠原分子的交錯自組裝形成較大的原纖維，周期為約67nm。 來自ETHZürich的Snedeker教授的研究小組記錄了來自大鼠肌腱的膠原纖維的圖像。Snedeker教授的研究領域之一是肌腱力學和生物學
幾種I型膠原纖維的3D AFM形貌
I型膠原纖維的AFM形貌圖
與地形圖像一起記錄的 AFM 偏轉圖像。
AFM形貌3D圖很好地顯示了所有原纖維上I型膠原的典型周期性D帶。使用Nanosensors PPP-XYCONTR懸臂以靜態模式記錄膠原蛋白的形貌。AFM圖像處理采用的是Nanosurf報告軟件。膠原纖維的制備和成像由瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物力學研究所的Uniklinik Balgrist的Snedeker教授研究小組的Massimo Bagnani進行。
對活培養細胞的測量
力學生物學是一個新興的研究領域，涉及改變物理力或改變細胞和組織的力學特性的效果。一些疾病，例如纖維化和動脈粥樣硬化與組織硬度的變化有關。此外，在癌癥中，癌細胞的轉移潛力取決于它們的彈性模量。下圖使用了Nanosurf Flex-Bio系統和Flex-ANA軟件測量了人乳腺基底上皮細胞系活細胞的彈性模量。
彈性模量分布
來自力映射的未受干擾的細胞形貌
幅圖像顯示在浸入細胞培養基中的活乳腺上皮細胞上記錄的彈性模量（以kPa計）。可以清楚地觀察到細胞內彈性模量的差異。細胞周圍的暗區源自更硬的細胞培養皿基質。
第二幅圖像顯示了從力映射數據中提取的未受干擾的細胞形貌。根據每條力曲線的接觸點確定形貌，從而顯示零施加力下的細胞形貌。
映射到3D形貌的彈性模量
彈性模量分布
彈性模量數據映射到3D形貌，可以將兩個通道的信息關聯起來。使用Gwyddion軟件生成三維圖像。
張圖顯示了從納米力學力映射實驗中提取的彈性模量分布。模量較低時的峰值對應于細胞的剛度。右邊的峰來自細胞培養基質，并顯示出高得多的彈性模量。
AFM 數據提供 Philipp Oertle, 巴塞爾大學生物學中心
細菌視紫紅質的單分子力譜
下面的力-距離曲線報告了單個細菌視紫紅質（BR）膜蛋白從其自然環境中（即鹽黃桿菌紫色膜）的受控C端的展開。
實線和虛線分別表示展開BR時觀察到的主展開峰和次展開峰對應的WLC曲線。主展開峰的拉伸多肽的輪廓長度用氨基酸(aa)表示。
細菌視紫紅質的單分子力譜
本實驗使用了FlexAFM掃描頭（10-μm;版本3）結合C3000控制器和標稱彈簧常數為0.1N / m的懸臂(Uniqprobe, qp-CONT, Nanosensors)記錄數據。
