Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

Количественный и качественный анализ взаимодействий между частицами Использование коллоидных Probe Наноскопия

Published: July 18, 2014 doi: 10.3791/51874

Introduction

Атомно-силовая микроскопия (АСМ) является метод, который позволяет качественный и количественный изображений и зондирования поверхности материала. 4-6 Традиционно АСМ используется для оценки рельефа поверхности, морфологии и структуры многостраничных фазовых материалов. АСМ имеет возможность количественно оценить нано-взаимодействия, такие как заряда, привлечения, отталкивания и сил адгезии между специфического зонда и субстрата в воздушной и жидких сред. 7,8 АСМ первоначально разработана Биннинг, Quate и Gerber 9 Использование Зонд известного / определенной чувствительности и пружины, чтобы приблизиться и / или сканировать образец. Из-за физических взаимодействий между зондом и образцом, кантилевер отклоняется во время контакта или близости и в зависимости от режима работы, это отклонение может быть переведено приобрести топографию образца или измерения сил, присутствующих между зондом и образцом. Изменения в техни АСМдие, например, коллоидный зонда Наноскопии, 10 позволили ученым непосредственно оценить нано-силовые взаимодействия между двумя материалов, присутствующих в коллоидной системы интересов.

В коллоидной Наноскопии зонда, сферической частицы выбора прикреплен к вершине кантилевера, заменяя традиционные конические и пирамидальные советы. Сферическая частица идеально подходит для возможности сравнения с теоретическими моделями, такими как Джонсон, Кендал, Робертс (ДКР) 11 и Дерягина, Ландау Vervwey, Overbeek (ДЛФО) 12-14 теорий и свести к минимуму влияние шероховатости поверхности на измерение. 15 Эти теории используются для определения контактных механики и силы между частицами ожидаются в течение коллоидной системы. Теория ДЛФО сочетает в себе привлекательный ван-дер-Ваальса и отталкивания электростатические силы (из-за двойных электрических слоев) количественно объяснить поведение агрегации водных коллоидных систем, в то время как JТеория KR включает эффект контактного давления и адгезии к модели упругого контакта между двумя компонентами. После того, как соответствующий зонд производится, он используется для подойти к любой другой материал / частицу оценить силы между двумя компонентами. Используя стандартный изготавливается наконечник один сможет измерить интерактивные силы между этой верхушки, а материал выбора, но выгода от использования на заказ коллоидный зонд позволяет измерять сил, присутствующих между материалов, присутствующих в исследуемой системы. Измеряемые взаимодействия включают в себя:.. Клей, привлекательный, отталкивающее, заряд и даже электростатических сил, присутствующих между частицами 16 Кроме того, метод коллоидного зонд может быть использован для изучения тангенциальных сил, присутствующих между частицами и упругости материала 17,18

Способность проводить измерения в различных средах является одним из главных преимуществ коллоидного Наноскопии зонда. Условия окружающей среды, жидкость мEdia или условия контролируемой влажностью могут быть использованы для имитации экологических условий исследуемой системы. Возможность проводить измерения в жидкой среде позволяет изучать коллоидных систем в среде, которая естественно происходит; Таким образом, будучи в состоянии количественно приобрести данные, которые непосредственно переводимые в систему в своем естественном состоянии. Например, взаимодействие частиц, присутствующие в дозированных ингаляторов (ДИ) могут быть изучены с использованием модельной жидкого ракетного топлива с аналогичными свойствами в пропеллента используется в ДИ. Те же взаимодействия, измеренные в воздухе не будет представитель системы существует в ингалятор. Кроме того, жидкая среда может быть изменен, чтобы оценить эффект проникновения влаги, вторичного поверхностно-активного вещества или температуры на взаимодействий частиц в MDI. Возможность контролировать температуру можно использовать, чтобы имитировать определенные шаги в производстве коллоидных систем, чтобы оценить, как температура либо в производстве илихранение коллоидных систем может оказать влияние на взаимодействия частиц.

Измерения которые могут быть получены с использованием коллоидных зонды включают; Топография сканирование, индивидуальные кривые сила-расстояние, карты сила дальнего адгезии и живи измерения силы-расстояния. Основные параметры, которые оцениваются с использованием коллоидного метод пробного Наноскопия представленную в настоящем документе, включают оснастку, максимальная нагрузка, и значения энергии разделения. Оснастку является измерение сил притяжения, максимальная нагрузка значение максимальной силы адгезии, а энергия разделения передает энергию, необходимую отозвать частицу от контакта. Эти значения могут быть измерены с помощью мгновенных или силовых задержки измерений. Два различных типа обитать измерений включают отклонение и отступы. Длина и тип измерения задержки может быть специально выбран, чтобы имитировать специфичных взаимодействий, которые присутствуют в системе, представляющей интерес. Примером может служить использование отклонения пребывать - который держитобразцы, находящиеся в контакте на требуемое значение отклонения - оценить адгезионных связей, которые развиваются в агрегатов, образованных в дисперсий. Адгезивные связи, образованные может быть измерена как функция времени и может обеспечить понимание сил, требуемых для диспергировать агрегатов после длительного хранения. Изобилие данных, которые могут быть получены с помощью этого метода является свидетельством универсальности метода.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Подготовка коллоидных зонд и АСМ субстрат

  1. Для подготовки коллоидные зонды, использовать метод, разработанный ранее авторами. 19
    1. Короче говоря, использовать угол держатель 45 °, чтобы прикрепить без иглы кантилевера на конкретной углом 45 ° (рис. 1А).
    2. Подготовка эпоксидную слайд по размытию тонкий слой эпоксидной смолы на предметное стекло микроскопа. С помощью чистой шпатель или медленным током азота, чтобы обеспечить, что слой из эпоксидной смолы добавлены в стекле микроскопа имеет минимальную высоту.
    3. Прикрепите эпоксидной слайда в оптический зум микроскопа объективом 40х с помощью специально созданных держатель (рис. 1В). Затем с помощью кантилевера подойти к эпоксидной слайд и получить небольшое количество эпоксидной смолы на кантилевер.
    4. Повторите эти действия также прикрепить одну частицу интереса на вершине кантилевера (рис. 1в).
  2. Подготовьте АСМ подложку путем проставления коллоидный парными частицами, на АСМ покровного используя термопластичный монтажный клей.
    1. Нагрейте 35 мм круглый покровное до 120 ° С, и нанесите небольшое количество клея на покровное. Высокая температура необходима, чтобы расплавить термопластичный клей для применения.
    2. Затем круто, покровное до 40 ° С перед опылением коллоидные частицы на клей. Примечание: при 40 ° С клей достаточно установить, что частицы не станет встроенный в клей, но клей достаточно липким, чтобы гарантировать, что частицы будут прилипать к подложке.
    3. Далее охладить покровное до комнатной температуры и используйте нежный поток азота сдуть излишки одиноких частицы.
    4. Промыть субстрата несколько раз с жидкой средой, которая будет использоваться для измерений коллоидных зонда гарантировать, что все незакрепленные частицы удаляются из субстрата. ПРИМЕЧАНИЕ: Это важно, чтобы уменьшить последствия сыпучих частиц во время измерения, которые могут междудействовать с кантилевера и привести к ошибкам в результатах.

2. Монтаж коллоидных зонд, выравнивая лазер и уравновешивания системы

  1. Установите покровное с коллоидных частиц в нижней половине жидкой клетки, убедившись, что уплотнительное кольцо установлен правильно, чтобы предотвратить любую утечку.
  2. Наведите гидрофобный прозрачный лист на столике микроскопа для защиты от любой жидкости, что возможна утечка в ходе эксперимента, особенно если только с помощью нижнюю половину жидкости ячейки для измерения и поместите жидкости ячейку на столике микроскопа. ПРИМЕЧАНИЕ: Для простоты можно использовать только нижнюю половину жидкой клетки, учитывая, что система может быть уравновешена адекватно; совет - испарение изменяет состояние измерения и воздействия результаты / чтения.
  3. Прикрепите коллоидный зонд сканирующего АСМ голову и собрать на АСМ. С помощью программного обеспечения АСМ прибор, используйте ручки насканирующая головка принести кончик кантилевера в фокусе. ПРИМЕЧАНИЕ: Все процессуальные действия и измерения были завершены с помощью МФУ-3D-Био АСМ с программным обеспечением Asylum Research.
  4. Чтобы максимизировать интенсивность, выровнять лазер на наконечник кантилевера, используя соответствующие ручки регулировки на сканирующей головки.
  5. Позвольте системе равновесия в течение 5-10 мин или пока значение отклонения стабилизируется. Используйте ручку регулировки прогиба довести отклонение до нуля или немного отрицательный.
  6. После того как система уравновешена в воздухе, использовать программное обеспечение АСМ (тепловые панели в окне Мастер Panel), чтобы термически расчета InvOLS (чувствительность) и пружины из коллоидного зонда. ПРИМЕЧАНИЕ: Эта чувствительность будет временно использоваться до тех пор, правда, чувствительность не оценивается по окончании измерений (см. шаг 4).
    1. Выберите "Cal Жесткость пружины" или "Cal InvOLS", а затем нажмите на кнопку "Захват тепловых данных".
    2. Один развидный пик очевидно, остановить захват данных, и нажмите, чтобы увеличить более основной пик.
    3. Нажмите на кнопку "Initialize Fit", а затем "Fit тепловых данных," чтобы получить автоматически рассчитывается жесткости пружины или InvOLS значения.
  7. Медленно добавляют 2 мл жидкой среды к жидкой клетки с помощью шприца и гарантировать, что никакие пузырьки не присутствуют вокруг кантилевера. Повторно выровнять лазер, так как показатель преломления среды в настоящее время изменилась, и в очередной раз уравновесить систему, позволяющую значение отклонения для стабилизации перед регулировкой отклонения на ноль. ПРИМЕЧАНИЕ: Если большая разница температур между окружающей средой и жидкости, равновесия займет больше времени.

3. Изображений и сбора данных

  1. Установите начальный размер сканирования до 20 мкм, скорость сканирования до 1 Гц, угла сканирования до 90 °, заданной точки до 0,2 V и получить сканирование образца. Отрегулируйте усиление, сколько необходимо для получения перекрывающуюся следи повторить кривые.
  2. Как только частица интерес найден, немедленно масштаба на этой частицы ограничить расширенные зонда взаимодействия с подложкой до получения измерений объемной силы.
  3. Как только увеличено, приобрести достаточное образ одной частицы или части одной частицы. Затем переключитесь на панели Force в программном обеспечении. Принесите красная полоса положение в самое верхнее положение, установите расстояние силы до 5 мкм, скорость сканирования до 0,1 Гц, спусковой канал на равных, и провести измерение единую силу. Убедитесь, что зонд не контактирует с подложкой.
  4. С одной измерения графа, полученного, вычислить виртуальную линию отклонения щелкнув правой кнопкой мыши на окне графика, и выбрав опцию "Рассчитать Virtual Def Line". Это автоматически расчета виртуального отклонение и обновить значение по мере необходимости в рамках программного обеспечения.
  5. Измените канал триггера к прогибу и установить точку срабатывания до 20 нм. Установите силы расстояниеAnce до 1 мкм и регулировать скорость сканирования по желанию в зависимости от измеренных сил, представляющих интерес.
  6. Ручная регулировка значение для отклонения Обратная Оптический Рычаг чувствительности (InvOLS) в Панели отзыв Force после проведения 2-3 последовательных измерений предварительные единую силу.
    1. Провести измерения единой силы, а затем нажмите на кнопку "Обзор" на панели Force, которая открывает панель Мастер Force.
    2. Выделите наиболее недавно завершила измерение силы. Под "Ось" заголовок гарантировать, что только "DeflV" проверяется. Измените значение в поле ввода "ось Х" на "Сентябрь" с помощью раскрывающегося меню и нажмите "сделать график."
    3. Перейдите на вкладку "Parm" на панели Мастер Force и отрегулируйте значение "InvOLS" пока контакт область графика не является полностью вертикально. Тогда заполнить это значение в поле "Defl InvOLS", расположенного под Cal60; на вкладке Force, расположенной на главном окне Мастер Panel суб-вкладке.
    4. Повторите это 2-3 раза, чтобы убедиться, что значение InvOLS существенно не меняется.
  7. Теперь, когда все параметры были созданы, убедитесь, что уровень жидкости среднего по-прежнему недостаточно и что отклонение по-прежнему стабильна. ПРИМЕЧАНИЕ: В это время, кривые единой силы или карты сила может быть получена. Если измерения задержки сила желательны, варианты задержки затвора могут быть доступны в панели Force.

4. После настройки чувствительности для анализа

  1. После завершения приобретения измерения, измерить истинную чувствительность коллоидного зонда. Чтобы сделать это, провести измерение силы с помощью относительно большой Паразитный / силы с коллоидной зонда в то же жидкой среде против «бесконечно» твердой поверхности, таких как слюды. ПРИМЕЧАНИЕ: Чувствительность была получена после завершения экспериментов, потому что большой прогиб / сила может повредить ColloIdal зонды, приготовленные с пористыми или хрупких коллоидов.
  2. Наклон области контакта используется программное обеспечение для автоматического расчета чувствительности (рис. 2). Используйте эту истинную ценность чувствительности при анализе данных всех кривых, полученных с помощью этой конкретной коллоидный зонд.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Жидкие коллоидные системы используются для нескольких фармацевтических систем доставки лекарств. Для ингаляции доставки лекарств, общий коллоидная система является надстройкой под давлением дозирующий ингалятор (ДАИ). Взаимодействия частиц, присутствующие в PMDI играют жизненно важную роль в формулировании физической стабильности, хранения и доставки лекарственных средств однородности. В этой рукописи, силы между частицами между пористыми частицами на основе липидов (~ 2 мкм оптический средний диаметр частиц) в модели пропеллента (2H, 3H-перфторпентан) оценивали при комнатной температуре, чтобы передать функциональность и возможные ошибки, связанные с представленный Процедура.

3 показаны две репрезентативные коллоидные зонды получали с использованием на основе липидов вдыхаемые частицы, которые могут использоваться для коллоидного Наноскопии зонда. Важно, что один коллоидный частиц прикреплен к вершине кантилевера таким образом, что он является наиболее характерной особенностью и будет первая точкаиз связаться во время измерения. Это гарантирует, что взаимодействия измеренные исключительно из-за коллоидной частицы. Присоединение нескольких частиц или агломераты частиц может произвести ошибочные результаты (рис. 4) в связи с многочисленными отклонениями консольных вызванных обеих частиц одновременно Предчувствуя подобное подарок одной частицы на подложке. Использование должным образом приготовленные коллоидные зонды, топографических изображений на подложку частицы, такие как показано на рисунке 5 может быть достигнуто в жидкой среде.

Топография сканирование использованием коллоидного зонда будет менее определенными, чем полученные с помощью заостренную коническую наконечник; Однако в КПН, основная цель топографической сканирования, это найти частицу на подложке, которая может использоваться для оценки взаимодействия между частицами. Рисунок 6 передает несколько кривых силы можно столкнуться при проведении измерений коллоидные зонда в жидкой среде . Жидкие измерениясодержат больше источников ошибок во время измерения, и нужно быть в курсе всех источников надлежащим минимизировать их влияние на точность измерений (рис. 6А).

Быстрые и резкие пики проявляется в силовой кривой на рис 6В свидетельствуют о внезапный сбой в системе во время измерения. Это может быть связано с АСМ движения инструмента или внезапной шум на заднем плане (напр. двери хлопнув, чихание), что приводит в течение короткого периода мгновенного и быстрого дестабилизации. В фиг.6С флуктуация базовой линии в подводе и отводе кантилевера предложить проблемы с жидкой средой. Это может произойти, если жидкость ячейка не адекватно заполнено позволяя испарение среды, чтобы иметь большое влияние на стабильность системы и измерения. Альтернативным источником этой нестабильности может быть от неправильного уравновешивания кантилевера в жидкого мылаID среднего до анализа. Консольные чувствителен к изменениям температуры и действий, таких как "долива" жидкую клетку требует достаточного времени повторного уравновешивания. Рисунок 6D изображает смещение базовой линии во время подвода и отвода цикл. Этот чистый сдвиг не существует во время измерений мгновенных силе, но в более очевидными в измерениях задержки силы. Этот дрейф является эффектом консольной теплового дрейфа, который может происходить по нескольким причинам, включая: медленное испарение жидкой среды, ведущей к изменению температуры среды, с использованием среды, который все еще уравновешивания к окружающей температуре, или проводящих измерение в среде, которая не идеально управляемой. Минимальные устойчивые сдвиги в температуре жидкой среды при измерении производить такие дрейфов. Этот тип измерения дрейфа трудно контролировать для высокого жидкостей при испарении, если замкнутое жидкость клетка не используется во время измерения; Howeveг, большая часть программного обеспечения анализ АСМ может исправить такие заносы.

После того как все управляемые источники ошибок были уменьшены, и система соответствующим образом уравновешивают, отображение адгезия может быть использован для получения большой статистической объем данных через определенного размера образца. Отображение силы можно использовать независимо или в сочетании с топографической сканирования для оценки влияния топографии на адгезионных сил частиц (рис. 7). Отображение группа будет обеспечивать две основные графики интерес: топографическая карта образца на основе высоты, на которой консольные контакты субстрат (рис. 7А) и адгезия карту транспортировки максимальное тяговое усилие каждого кривой индивидуального силы (рис. 7б). График на фиг.7В также могут быть использованы для получения числовой средней и стандартное отклонение адгезии и оснастки сил, а также энергий разделения по всей пробы. Эти сырые грейферы данныхHS можно рассматривать как трехмерных представлений топографии или распространению измерений адгезии через образец (рис. 7C / D) и наложения их будут производить трехмерную иллюстрацию распределения сил адгезии в зависимости от топографии ( Рисунок 7E). Этот тип данных обеспечивает критическое понимание сил, присутствующих между коллоидов и, как поверхность коллоидов дальнейшего взаимодействия эффект.

Измерения Кроме жить силы могут быть использованы для оценки влияния контактных механики и длины контакта на адгезионных сил. Твердые частицы липидов были использованы, чтобы передать эффект, живет на измеряемые адгезионных сил (рис. 8). Рисунок 8 показывает, что силы адгезии увеличение в зависимости от времени, используя отступ пребывать, пока они плато с помощью отклонения пребывать. Эта тенденция становится все более очевидным при более длительном времени пребывания в ней (180 сек).

Рисунок 1
.. Рисунок 1 описание метода, используемого для получения коллоидных зонды для коллоидного Наноскопии зонда (А) АСМ кантилевера, прикреплен к специально созданных 45 ° держатель кантилевера; (В) слайд эпоксидной / частичный прикреплена к вторичной держателя, который скользнул на микроскоп объектив; (C) консольные медленно повышают приобрести эпоксидную смолу и частицу.

Рисунок 2
Рисунок 2. Чувствительность кантилевера наклон области контакта прогиба против г расстояния кривой.

Рисунок 3. Правильно подготовленный Коллоидные Зонды, которые можно использовать для проведения коллоидных зондовых измерений.

Рисунок 4
Рисунок 4. Использование коллоидного зонда, который имеет несколько частицы, прикрепленные может привести к ошибочному дублирования одного настоящее частиц на подложке во время сканирования топографической поверхности.

Рисунок 5
Рисунок 5. Сканирует Топография, полученные с помощью надлежащей подготовки коллоидный зонд. (A) большойсканировать выявления нескольких частиц интересов; (В) более целенаправленной сканирования выявления один крупный частицу интересов; (С) сканирование сосредоточены на поверхности одной частицы.

Рисунок 6
.. Рисунок 6 кривые силы, полученные с различных ограничений, которые необходимо быть в курсе (А) Пример хорошей силовой кривой; (В) сила кривая, показывающая нарушение либо движением АСМ или шума, присутствующего во время измерения; (С ) колебания в связи с не-уравновешенной кантилевера может привести к нестабильной подвода / отвода; (Г) температурный дрейф присутствует во время измерения, сущего из-за медленного испарения приводит к охлаждению среды или нестабильной экологического контроля.


.. Рисунок 7 отображение адгезии сила, которая может быть получена с помощью коллоидного Наноскопия зонда (А) Топографический распределение поверхности образца;. (В) распределение макс силы адгезии на образце (C / D) 3-мерных представлений графиках показано в А и В соответственно; (E) наложение рельефа и сил адгезии, производящих одну трехмерную иллюстрацию сил адгезии в зависимости от топографии.

Рисунок 8
Рисунок 8. Адгезионные силы, измеренные в зависимости от времени выдержки при помощи двух различные измерения обитать (N = 30), (◊) индтации (□) отклонение; * Указывает на существенное различие между значениями на конкретный момент времени, используя двустороннюю T-тест с 95% уверенностью (P <0,05).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Некоторые источники нестабильности системы настоящего течение жидкого коллоидного Наноскопии зонда можно легко устранить с помощью надлежащих процедур уравновешивания. Неустойчивости, как обсуждалось ранее привести к ошибочным результатам и кривых силы, которые более трудно анализировать объективно. Если все источники нестабильности были, как правило, графики и подобные тем, что показаны на рисунке 4 все еще ​​присутствуют, другой параметр измерения может быть причиной. Другие параметры измерения, которые важно учитывать при коллоидной Наноскопии зонда включают скорость, с которой консольные занимается и отводится от образца и триггерный измерения силы. Кроме того, следует отметить, что расположение центра коллоидной зонда может отличаться от традиционной АСМ. Следовательно, рекомендуется, чтобы поместить лазерное пятно непосредственно над центром зондирующего частицы, чтобы максимизировать точность измерений.

Ят важно выбрать скорость, достаточную для силы один заинтересован в измерении и тот, который подходит для использования в жидкой среде. Если только заинтересованы в адгезии сил, присутствующих между частицами, скорость подхода не является критическим. Тем не менее, для измерений притяжения и отталкивания силы между частицами и выбрать подход и отказаться скорость, что является достаточно медленным важно. Скорость подход должен быть выбран для разрешения взаимодействия и не скорость, чтобы доминировать в отклонения кантилевера. Быстрый подход осенит и не дать время для привлекательных взаимодействий с образованием, в то время как очень медленный подход в жидкой среде будет производить неустойчивые исходные данные, аналогичные фиг.6С. Нестабильность вызвана медленного подхода в том, что жидкость выталкивающая сила на кантилевер похож на силу, используемого в подход кантилевера.

Еще один параметр измерения, которые должны быть рассмотрены до данныхПриобретение является окончательным усилие срабатывания. Слишком большое усилие триггер может привести к больших деформаций во время измерения и может даже подавить зонда или образца в зависимости от свойств материала. С другой стороны, слишком малое силы будет производить неточные результаты, так как жидкий слой между зондом и образцом, не может быть в достаточной степени вытеснены из пространства между частицами, при этом измеренное взаимодействие не частица-частица. Оптимизация Метод важно правильно экран и тестирования различных параметров измерения для того, чтобы полученные данные представим и точным.

Силы карты показано на рисунке 7 может обеспечить большие легко полученные наборы данных. Разрешение топографической карте и впоследствии наложены трехмерных представлений напрямую связаны с количеством измерений, проведенных. Однако, даже если большее число точек данных будет производить более высокое разрешение изображения, время сканирования может быть значительно увеличена.Ведение системы измерения жидкости стабильным на протяжении отображения силы может быть сложной задачей в зависимости от жидкой среды и экологического контроля. Испарения жидкости, которая является одной из самых больших проблем, может быть ограничен, регулярно "долива" системы с дополнительным жидкости. Тем не менее, крайне важно, чтобы в результате проверки приостановлено и достаточно времени дается для повторного уравновешивания системы до возобновления измерения. Подходящий время сканирования должна быть выбрана, чтобы гарантировать, что система может быть стабильным, чтобы обеспечить точность измерений.

Способность проводить кривые мгновенные силы, жить кривые силы, и большие наборы данных карт силовых передает универсальность коллоидной Наноскопии зонда в оценке взаимодействия, присутствующие в коллоидных систем в условиях, которые имитируют естественные. Экспериментальные данные, полученные с помощью метода подробно здесь может обеспечить ключевые проницательности в коллоидной стабильности, электростатические взаимодействия,й кинетики коагуляции. Эта информация может быть использован для скрининга и или улучшить нынешних коллоидных систем по всей различных отраслях промышленности. Кроме того этот метод может быть использован с линиями биологических клеток, чтобы оценить эффект некоторых лекарств или материалов (подготовлен на коллоидной зонда) на сотовые взаимодействий и функций. Это может обеспечить большое понимание в малой молекулы, лекарств и дизайна разработки. Кроме того, с учетом последних достижений в способности производить субмикронных и даже нано-коллоидный зондов, можно использовать метод, изложенный здесь, чтобы учиться даже нано-коллоидных систем.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

Авторы признают, (1) финансовая поддержка от Департамента Nanobiomedical науки и BK21 PLUS НБМ Глобального исследовательского центра регенеративной медицины в Данкук и от приоритета исследовательские центры Программа (№ 2009-0093829) финансируется NRF, Республики Корея, ( 2) средства, а также научно-техническое содействие, из Австралийского центра микроскопии и микроанализа в Университете Сиднея. HKC благодарен австралийского исследовательского совета по финансовой опоры за счет гранта проекта Discovery (DP0985367 & DP120102778). ЧМ благодарен австралийского исследовательского совета по финансовой опоры за счет гранта связь Project (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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Sindel, U., Zimmermann, I. Measurement of interaction forces between individual powder particles using an atomic force microscope. Powder Technology. 117, 247-254 (2001).
  2. Ducker, W. A., Senden, T. J., Pashley, R. M. Direct measurement of colloidal forces using an atomic force microscope. Nature. 353, 239-241 (1991).
  3. 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).
  4. Upadhyay, D., et al. Magnetised thermo responsive lipid vehicles for targeted and controlled lung drug delivery. Pharmaceutical Research. 29, 2456-2467 (2012).
  5. Chrzanowski, W., et al. Biointerface: protein enhanced stem cells binding to implant surface. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 23, 2203-2215 (2012).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Page, K., et al. Study of the adhesion of Staphylococcus aureus to coated glass substrates. Journal of materials science. 46, 6355-6363 (2011).
  9. Binnig, G., Quate, C. F., Gerber, C. Atomic force microscope. Physical Review Letters. 56, 930-933 (1103).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Verwey, E. J. W., Overbeek, J. T. G. Theory of the stability of lyophobic colloids. DoverPublications.com, doi:10.1021/j150453a001. , (1999).
  15. Kappl, M., Butt, H. J. The colloidal probe technique and its application to adhesion force measurements. Particle & Particle Systems Characterization. 19, 129-143 (2002).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).

Tags

Химия выпуск 89 коллоидный Probe Наноскопия подвески Стабильность Сцепление Mapping Force частиц взаимодействия частиц Кинетика
Количественный и качественный анализ взаимодействий между частицами Использование коллоидных Probe Наноскопия
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

D'Sa, D., Chan, H. K., Kim, H. W.,More

D'Sa, D., Chan, H. K., Kim, H. W., Chrzanowski, W. Quantitative and Qualitative Examination of Particle-particle Interactions Using Colloidal Probe Nanoscopy. J. Vis. Exp. (89), e51874, doi:10.3791/51874 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter