Новая техника микроскопии: «ловля на дорожку» для изучения клеток
Исследователи из Университета Иллинойса разработали новый метод атомно-силовой микроскопии (AFM), который позволяет с высоким разрешением изучать мягкие биологические образцы, такие как живые клетки, в их естественной жидкой среде. Метод назвали «trolling AFM» (AFM «на дорожку»).
Проблема стандартного AFM
- При изучении живых клеток в жидкости кантилевер микроскопа полностью погружён.
- Колебания кантилевера в жидкости создают сильное гидродинамическое сопротивление и «шум», который заглушает полезный сигнал.
- Чтобы преодолеть шум, зонд приходится сильнее «простукивать» образец, что деформирует мягкую клетку и не позволяет различить тонкие структуры мембраны.
Решение: «ловля на дорожку»
Исследователи во главе с профессором Мин-Феном Ю нашли решение:
- Кантилевер колеблется в воздухе над поверхностью жидкости.
- К его зонду прикреплена длинная и тонкая наноигла, которая погружена в жидкость и касается образца.
- Такая конструкция подобна удочке с леской: большая часть (кантилевер) над водой, а лишь тонкая наноигла — в жидкости.
Результат: Гидродинамическое сопротивление и шум снижаются на два порядка величины. Это позволяет зонду колебаться с очень малой амплитудой и оказывать минимальное давление на образец.
Преимущества метода
- Высокое разрешение: Удалось получить детальные топографические изображения мембран человеческих клеток.
- Визкоэластичное картирование: Метод позволяет не только видеть контуры мембраны, но и измерять её вязкоупругие свойства.
- Высокая частота: Минимальные помехи позволяют работать на высокой частоте, что открывает возможность изучать динамику клеточных структур, ранее недоступных для наблюдения.
Планы на будущее
Исследователи планируют расширить функциональность метода, добавив возможности для динамических измерений, и сотрудничать с биологами для изучения структур клеточной мембраны.
Работа опубликована в журнале Nanotechnology.