#дайджест


🌐 ПРЕИМУЩЕСТВА И ОГРАНИЧЕНИЯ АТОМНО-СИЛОВЫХ МИКРОСКОПОВ

При выборе методов исследования необходимо учитывать много факторов, которые будут влиять на интерпретацию данных. Так, изучение морфологии поверхности можно провести посредством оптической микроскопии, растровой электронной микроскопии (РЭМ), атомно-силовой микроскопии (АСМ). Конечно, если вам требуется высокое разрешение, то оптическая микроскопия вам не подойдет. Однако остается вопрос, что же выбрать - РЭМ или АСМ ❔

👀Давайте рассмотрим все преимущества и недостатки метода атомно-силовой микроскопии по сравнению с растровой электронной микроскопией:

1️⃣ Первое, что стоит отметить, это то, что в отличие от РЭМ, который дает псевдотрехмерное изображение поверхности образца, АСМ позволяет получить истинно трёхмерный рельеф поверхности;
2️⃣ При исследовании непроводящих образцов посредством атомно-силовой микроскопии не требуется нанесение каких-либо дополнительных проводящих слоев, в отличие от растровой электронной;
3️⃣ Большинство режимов АСМ могут быть реализованы на воздухе или даже в жидкости (возможность изучения биомакромолекул и живых клеток), для РЭМ же требуется вакуум;
4️⃣ Атомно-силовая микроскопия способна дать более высокое разрешение снимков (вплоть до реального атомарного разрешения), чем растровая электронная.

➡️К недостаткам и ограничениям АСМ стоит отнести относительно небольшую область сканирования, порядка 150×150 микрон, с перепадом высот до десятков микрон. РЭМ в состоянии просканировать область поверхности размером в несколько миллиметров в латеральной плоскости и с перепадом высот в несколько миллиметров в вертикальной плоскости;
➡️На качество изображения атомно-силового микроскопа влияет радиус закругления зонда, поэтому неправильный выбор (либо поврежденный зонд) приводит к появлению артефактов на получаемом изображении;
➡️ Ещё к недостаткам стоит отнести скорость получения изображения. Как правило, для получения скана АСМ требуется несколько минут, в то время как РЭМ после откачки способен работать практически в реальном масштабе времени (с относительно невысоким качеством);
➡️Также можно сказать и о гистерезисе пьезокерамического материала сканера, который может привести к возникновению артефактов на изображении. Хотя данный момент сейчас успешно решается использованием датчиков с обратной связью.

🗣Мы рассмотрели параметры, влияющие непосредственно на получаемые данные. Однако стоит также отметить и экономический фактор. Да, для АСМ требуется большое количество расходников (зондов), но всё равно этот метод в итоге обойдётся значительно дешевле, чем РЭМ, позволяющий дать схожее с АСМ разрешение.

Несмотря на все преимущества и недостатки, которые мы здесь рассмотрели, и даже на то, что эти два метода позволяют получать схожие результаты, всё таки они являются разными. И не могут выступать как прямой заменитель один другого.

🎤 Так что, как поется в песне: «Думайте сами, решайте сами: иметь или не иметь».


А мы пойдем готовить для вас новые интересные статьи! 💓

#дайджест #методики


🔥 Доброго дня, друзья! 🔥


🔺 Мы продолжаем рассказывать о различных режимах работы атомно-силовых микроскопов, и сегодня у нас на очереди полуконтактный (прерывисто-контактный) метод.

Мы много говорили о контактных методах атомно-силовой микроскопии (АСМ) и об их безусловных достоинствах. Но, как говорится, есть нюанс - все они имеют недостаток, который в некоторых случаях является существенным. А именно это нахождение зонда АСМ в постоянном контакте с поверхностью. Такое взаимодействие может приводить к изменению рельефа поверхности или даже к поломке зонда.

📌 Для избегания этого эффекта был разработан полуконтактный (прерывисто-контактный) метод. Это динамический режим работы, то есть кантилевер осциллирует вблизи поверхности исследуемого образца.

❔ В ЧЁМ ЖЕ СОСТОИТ СУЩНОСТЬ ПОЛУКОНТАКТНОГО МЕТОДА?
Консоль с зондом раскачивается пьезокерамическим генератором на резонансной частоте с амплитудой 10…100 нм. Обратную связь при этом поддерживают либо по амплитуде, либо по отклонению фазы колебания кантилевера. Сам кантилевер подводится к поверхности образца таким образом, чтобы в нижнем полупериоде колебаний происходило касание зондом поверхности образца. Это касание и регистрируется посредством изменения амплитуды и фазы колебания консоли кантилевера. И посредством такого «простукивания» объекта исследования происходит измерение его поверхности. То есть, в каждой точке происходит регистрация поверхности и изменение фазы колебаний консоли кантилевера, которое записывается в виде распределения фазового контраста (который зависит от упругости материала образца).

Полуконтактный метод обладает определенными преимуществами по сравнению контактными методиками.
⭐️ Прежде всего, при его использовании давление кантилевера на поверхность образца существенно меньше, что позволяет работать с более мягкими и легко разрушающимися материалами. Например, с полимерами или с биоматериалами.
⭐️ Кроме того, полуконтактный метод снижает риск повреждения острия зонда.
⭐️ Ещё одним преимуществом является чувствительность к незначительным изменениям, что дает возможность измерять ряд характеристик поверхности – распределение вязкости и упругости, электрических и магнитных доменов.


📈 На рисунке представлено изображение полимерной пленки полианилина:
а) топография;
b) фазовый контраст.

#дайджест🔥

В последние дни уходящего лета мы не плакали, а во всю готовили для вас пост о технических характеристиках и модификациях атомно-силовых микроскопов💫

❓ Что проще: выбрать автомобиль или атомно-силовой микроскоп (АСМ)?

В любом случае, к выбору нужно подходить серьёзно и в первую очередь ответить на вопрос «для каких задач мы его приобретаем?»
А потом уже пристально изучать технические характеристики выбранной модификации на предмет соответствия вашим требованиям - ведь они (как требования, так и характеристики) могут оказаться чрезмерными.

⚖️ Чтобы немного облегчить задачу выбора, сегодня мы рассмотрим наиболее распространенные модификации атомно-силовых микроскопов, существующие на рынке, и поговорим об их технических характеристиках.

👍 Давайте начнем с самого распространенного и простого варианта - NTEGRA Prima. Это, как говорится, «рабочая лошадка» без всяких наворотов. Призвана решать типичные задачи для сканирующей зондовой микроскопии, спектроскопии и литографии. Как, в общем-то, и все атомно-силовые микроскопы, поставляется со встроенной оптической системой с разрешением до 1 мкм, которая позволяет точно позиционировать зонд на образец и контролировать процесс измерения в режиме реального времени.
*Ниже приведена таблица с краткими техническими характеристиками.
И стоит отметить, что благодаря уникальному режиму «DualScan» поле измерениия может быть увеличино до 200 × 200 мкм в горизонтальной плоскости и 22 мкм в вертикальном направлении
ПОЛНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: https://ntmdt-russia.com/wp-content/uploads/2023/08/NTEGRAprima.pdf

👍 Следующим рассмотрим NTEGRA Aura. Данная модификация предназначена для работы в условиях контролируемой атмосферы и низкого вакуума. Работа в вакууме позволяет повысить добротность колебаний кантилевера (почти десятикратное при достижении давления в 10^(-2) Торр), что в свою очередь повышает чувствительность и точность измерений. За исключением системы контроля атмосферы, это все тот же NTEGRA Prima. Та же совмещенная оптическая система, те же параметры сканирования, так же система «DualScan».
ПОЛНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: https://ntmdt-russia.com/wp-content/uploads/2023/08/NTEGRAaura.pdf

👍 NTEGRA Spectra. Умм… Мечта всех исследователей. Это модульная АСМ, полностью интегрированная с методами оптической микроскопии, такими как конфокальная КР /флуоресцентная микроскопия и спектроскопия. Преимущество, которое дает совмещение атомно-силового микроскопа с оптическими методами спектроскопии, - это возможность получения данных о химическом составе, кристаллической структуре, форме молекул с нанометрым разрешением. Полный спектр КР/флуоресценции регистрируется в каждой точке исследуемого образца с последующей программной обработкой одновременно с получением АСМ-изображения. Образец также может быть помещен в контролируемую атмосферу или в жидкую среду при изменяемой температуре.
ПОЛНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: https://ntmdt-russia.com/products/ntegra-spectra/

👍 Ну и закончим обзор специфичной модификацией для исследования биологических образцов.
NTEGRA Vita обладает уникальной герметичной жидкостной ячейкой закрытого объема из химически стойкого материала с возможностью контролировать поток жидкости. Поддерживаемый диапазон температур: от комнатной до 60 °C (точность до ± 0,01 °C). NTEGRA Vita позволяет осуществить картирование флюоресценции для визуализации внутренних структур и одновременно задействовать АСМ для изучения структуры поверхности с высоким разрешением, также возможно картирование физических параметров (адгезия, упругость и пр.). При этом вы можете объединять оптические изображения, карты флюоресценции и изображения АСМ.
ПОЛНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: https://ntmdt-russia.com/wp-content/uploads/2023/08/NTEGRAvita.pdf

🤔 Как вам подборка? И что для вас всё таки действительно проще: выбрать атомно-силовой микроскоп или автомобиль? Делитесь мнением в опросе👇

#дайджест


🚀 ВРЫВАЕМСЯ В НОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ГОД ВМЕСТЕ С AFM CENTRE!


Сегодня уже первое сентября! А что это значит❓

Это значит, что мы вот-вот снова встретимся с вами в нашем Центре Зондовой Микроскопии в Университете ИТМО. Мы очень скучали по лекциям от ведущих учёных и, конечно, по вам, дорогие друзья!❣️

🧡 Надеемся, что вы хорошо отдохнули и теперь бодры и полны энергии для покорения новых научных вершин. Желаем вам продуктивной работы, не менее продуктивной учёбы и ждём в гости!


💬Поздравляем с Днём знаний!💬

#дайджест


😖 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АТОМНО-СИЛОВЫХ МИКРОСКОПОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ.


Мы постоянно с вами говорим о том, что атомно-силовая микроскопия (АСМ) обладает широким спектром применений и возможностей. А за последнее десятилетие АСМ вообще превратилась в мощный инструмент для получения данных о наноструктуре и биомеханических свойствах биологических образцов, включая биомолекулы и клетки.

🚀 ПОЧЕМУ ЖЕ АСМ СТАЛА НАСТОЛЬКО ПОПУЛЯРНА В БИОЛОГИИ? Всё просто - с её помощью можно измерить изменения механических свойств клеточной мембраны, жесткости и вязкоупругости клеток. К тому же, силовая спектроскопия на основе АСМ особенно хорошо подходит для оценки клеточной адгезии и может расширить возможности исследования клеток, тем самым позволяя измерить их реологические свойства.

🛡 Наиболее важным преимуществом использования АСМ в биологии стала возможность изучения биологических объектов непосредственно в их естественной среде, особенно в буферных растворах in vitro (★), in situ (★★) и даже in vivo (★★★), без какой-либо дополнительной подготовки образцов. А высокая чувствительность позволяет обнаруживать поверхность живых клеток вплоть до одиночных молекулярных сил в области клеточной биологии.
Кроме того, нет ограничений в выборе типа среды (водной или неводной), температуры образца или химического состава среды и образца. А ещё АСМ продемонстрировала определенный успех в изучении наномасштабных структур ДНК in situ, что в перспективе может привести к разработке более эффективных средств доставки генов.

📎 Стоит отметить, что дополнительная модификация поверхности зонда АСМ позволяет значительно расширить спектр получаемой информации. Так, например, модификация поверхности кантилевера биологическими маркерами позволяет оценить степень взаимодействия исследуемой культуры с вредоносными объектами, такими как вирусы.

✔️ Давайте подытожим, какими преимуществами обладает АСМ для биологических исследований?
⭐️ высокое разрешение
⭐️ упрощенная подготовка образцов
⭐️ возможность исследование в реальном времени
⭐️ неразрушающая визуализация
⭐️ возможность работать в жидкостях
⭐️ возможность исследовать механизмы конденсации ДНК и различные материалы для упаковки генов

📈 На рисунке 1 представлено АСМ-изображение человеческой хромосомы
📈 На рисунке 2 представлены примеры АСМ-изображений различных биологических объектов

💛💛💛💛💛💛💛💛💛💛💛
★исследования вне организма, в пробирке
★★исследования в месте обнаружения, без перемещения в специфическую среду
★★★исследования в живом организме
💛💛💛💛💛💛💛💛💛💛💛