واعترف لتمويل شراء الالكترونيات جديدة تحكم، والبرمجيات، وخلايا السائل، وغيرها من المعدات اللازمة لتجميع AFM المزدوج / STM: برنامج NSF-MRI (1229103 CHE). نعترف المرافق المشتركة في جامعة شيكاغو برنامج NSF-MRSEC (DMR-0820054) للحصول على المساعدة مع AFM الأجهزة، والتدريب، والتصوير، والوقت أداة التي أتاحتها شبكة المرافق أبحاث المواد (DMR-0820054). نشكر بشكل خاص الدكتور Qiti قوه، والدكتور جوستين Jureller، والأستاذ كا يي لي لاستقبال طلابنا قبل تمويل الاقتراح NSF-MRI التي جلبت الأجهزة الضروري الحرم الجامعي. ونحن نعترف تمويل من الباب الثالث منحة STEM (ID: P031C110157) منحت لجامعة نورث إيسترن إلينوي التي تقدم رواتب الأبحاث الصيف للطلاب وأعضاء هيئة التدريس وكذلك دعم الإمدادات من المواد الاستهلاكية. وأخيرا، فإننا نعترف بروكر نانو، وشركة لاستمرار دعم دور فعال وللحصول على إذن لصeproduce مؤامرة تبين آلية PeakForce QNM واستخدام ScanAsyst كلمة لوصف البرنامج الآلي.

1. الحاسوب ومجموعة مجهر أعلى <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح صمام الاسطوانة N 2 وضبط المقابض لضمان الجدول الهواء يتحرك والمستوى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قم بتشغيل الكمبيوتر، وحدة تحكم، والألياف البصرية ضوء في هذا النظام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين الماسح الضوئي إلى AFM / وضع LFM وتركز الكاميرا على رأسه فؤاد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> البرمجيات مفتوحة. اختر فئة التجربة &quot;خصائص ميكانيكية نانوية&quot;، &quot;الكمية النانوميكانيكية رسم الخرائط&quot; في إطار مجموعة التجربة، و&quot;PeakForce QNM في السائل&quot; تحت التجربة. انقر تجربة تحميل وثم الإعداد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تركيز الكاميرا باستخدام الهدف Z لرؤية سطح المرحلة. باستخدام الخشنة أعلى / أسفل piezos تتحرك المرحلة حوالي 1 ملم تحت سطح AFM رئيس الفتحة. </li></ol> 2. إعداد ميكا السطحية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اضغط لاصق لاصق على وجه نظيف القرص دعم العينة (15 مم، 0.8 مم). دفع الميكا V-4القرص الصف (25 × 25 × 26 ملم) على لاصق حتى تعلق بحزم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فرك قطعة من الشريط واضح على الميكا وضمان الالتزام بشكل كامل مع عدم وجود فقاعات الهواء. سحب الشريط قبالة الميكا من جانب واحد لأنه يلتصق بشكل متساو. كرر إذا لزم الأمر لضمان الميكا مسطح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبضة القرص الدعم، نظيفة الجانب الميكا تصل، مع زوج من ملاقط دائرية (القابضون القرص)، ومكان على الماسح الضوئي. يجب أن يكون الميكا تحت مستوى AFM رئيس الفتحة. </li></ol> 3. السائل الجمعية الخليوي والتصوير من ميكا السطحية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف الخلية السوائل، يا الدائري، حقنة محول، محول خرطوم، وخرطوم طرد في الإيثانول بنسبة 100٪. شطف الخلية السوائل في الماء DI. السماح لجميع أجزاء الهواء يجف تماما. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> دفع محول خرطوم في منفذ على الخلية السوائل النظيفة. اضغط بلطف يا الدائري في المسافة البادئة مركز الخلية السوائل باستخدام الملقط برئاسة شقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اضغط على الربيع طفيفة على مقطع التجنيب التحقيق وتحويله بعيدا عن groovه لأجل الطرف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فهم التحقيق في نهاية فترة طويلة بعيدا عن الحافة مع ملاقط برئاسة مسطحة. وضع التحقيق في أخدود مع طرف التي تواجه مركز الخلية. دفع الربيع في وضبط مقطع التجنيب خلال التحقيق لضمان الحصول عليها (الشكل 1B). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحقق المشبك على AFM للتأكد من أنه تراجع تماما (الشكل 1C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الخلية السوائل، يا الدائري والتحقيق التي تواجه أسفل، على رأس العينة الميكا. السماح للخلية السوائل للراحة على دبابيس من AFM. خفض المشبك لتحقيق الاستقرار في خلية السوائل على المسرح. اضغط على مفتاح لأسفل على المجهر حتى يظهر الفحص البصري يا الدائري المضغوط بقوة بين القرص الدعم والخلية السوائل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أثناء مشاهدة الشاشة، والتركيز على مقبض التعديل الخشنة لتصور الجزء العلوي من الخلية السوائل على الشاشة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل المجهر حتى يكون هناك صورة واضحة من طرف باستخدام X / Y والمقابض تعديل الهدف Z. سوف غيض التطبيقالأذن مثل المعدني، والمثلث الذهبي. نقل معلومات سرية أقرب إلى سطح العينة باستخدام رافعة بيزو أسفل على المجهر. التركيز على انعكاس الحافة. تتبع ناتئ الفعلي في العلاقة انعكاسه. في هذه المرحلة، ينبغي أن تتماشى بشكل وثيق، ولكن ليس تداخل تماما. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرفاق محول حقنة معقمة إلى 1 مل حقنة. إرفاق واحدة من نهاية خرطوم طرد إلى محول حقنة ووضع الطرف الآخر للخرطوم في حاوية من حل العازلة. تمديد بالكامل المكبس من حقنة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نعلق خرطوم إلى محول خرطوم على الخلية السوائل. اضغط بلطف على المكبس حتى السوائل تملأ بالكامل غرفة المركز. تحقق الخلية لضمان عدم وجود فقاعات الهواء. تحقق لمعرفة عدم وجود السائل امتدت من الخلية السوائل على المجهر. وضع الحقنة على دعم قوي المطروحة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الأعلاف الكاميرا وX / Y المقابض الترجمة لتحديد الليزر على الشاشة (نقطة حمراء منتشر). باستخدام الليزر movemالسيطرة على المقابض الأنف والحنجرة، تحريك الليزر على طرف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ناعما ضبط الضوابط الليزر ومرآة حتى يتم تكبير الإشارة مبلغ ظهور المجهر (القيمة = 4-6). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط زاوية من الصمام الثنائي رباعي باستخدام المقابض على الجانب الخلفي الأيسر والجانب الأيسر العلوي من الرأس المسح الضوئي لخفض الانحرافات الأفقية والعمودية ظهور المجهر أقرب إلى الصفر قدر الإمكان (± 0.1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في البرنامج، حدد خيارات الاستحواذ. كحد أدنى، حدد ارتفاع (تتبع وتقفي)، خطأ ذروة القوة، وتشوه. الخيارات الأخرى هي المستخدم يعتمد ويمكن تكييفها على أساس المعلومات المحددة المطلوبة من قبل التجريبي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حدد &quot;الخط&quot; لRT طائرة صالح في كل نافذة الاستحواذ. حدد &quot;لا شيء&quot; لOT طائرة صالح في النوافذ الارتفاع. تعيين X و Y تعويض وزاوية المسح الضوئي إلى الصفر، إن لم تكن قد فعلت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين معدل المسح إلى 1 هرتز، العينة في كل سطر إلى 256، ومراقبة السيارات ScanAsystللفرد، وScanAsyst السيارات Z حد لإيقاف تشغيله. تغيير حد Z إلى 500 نانومتر. تحديد حجم المسح الضوئي إلى 1 ميكرون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انقر المشاركة. عند هذه النقطة، وغيض النهج السطح. بينما يقترب طرف، ومراقبة Z التغيير بيزو الجهد في الزاوية السفلى اليسرى من الشاشة. إذا يذهب غيض خارج النطاق، سحب طرف وإعادة النهج. إذا كان هذا غير ناجحة، قد تحتاج إلى تغيير غيض من أجل أن يكون نهجا ناجحا. مرة واحدة وتشارك طرف، فإن خطوط تبدأ في الظهور في كل من النوافذ الاستحواذ التي من شأنها أن يؤلف صورة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التقاط صور من الميكا في 1 × 1 ميكرومتر وتكبير ببطء للتأكد من أن سطح الميكا نظيف ومستو. انقر التقاط متواصل لحفظ الصور لأنها تظهر. تكبير والتحرك في جميع أنحاء سطح النحو المرغوب فيه. </li></ol> 4. ترسب البروتين وإعداد نموذج للتصوير <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحصول على عينة البروتين المنقى 38 والحفاظ على الجليد. إذا تخزينها في الثلاجة، ذوبان الجليد العينة علىالجليد لمدة 5 دقائق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تمييع البروتين إلى 0.0010 ملغ / مل باستخدام المبردة حل العازلة التصوير. المخزن المؤقت التصوير المستخدمة هنا هو 15 ملي تريس، حمض الهيدروكلوريك (الرقم الهيدروجيني = 8.0)، 150 مم كلوريد الصوديوم، و 15 ملم MgCl 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ملء غرفة 4 (100 × 15 ملم) طبق بيتري مع المبردة حل العازلة التصوير. ملء كل غرفة مع لا يقل عن 5 مل من محلول. المزيج بلطف الحل البروتين المخفف مع طرف تعلق على micropipettor. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيق 200 ميكرولتر من محلول البروتين المخفف على سطح الميكا أعدت بالفعل. بعد 30 ثانية، والتقاط سطح البروتين / الميكا مع ملاقط دائرية (القابضون القرص). عقد العينة موازية لمقاعد البدلاء المختبر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في حين عقد العينة، تزج فورا العينة في حل العازلة الواردة في الربع الأول من طبق بتري (الخطوة 4.2) مع ضمان أن العينة هي موازية لحوض طبق بيتري. بعد 1 ثانية، وإزالة العينة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاستمرار في عقد العينة موازية للحوضمن طبق بيتري، كرر الخطوة 4.5 لالأرباع الثلاثة المتبقية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع القرص على الجاف قطعة قماش خالية الغبار لامتصاص الرطوبة الزائدة ونقل القرص على خشبة المسرح المجهر. لا تلمس السطح الفعلي مع قطعة قماش. لا تسمح للعينة لتجف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات 3،6 حتي 3،16. </li></ol> 5. التصوير البروتينات على ميكا <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انقر فوق خانة الاختيار المعلمات على على الجانب الأيسر من الشاشة. يجب تعيين حجم الربيع ونصف قطرها طرف بناء على معلومات سرية المستخدمة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انقر المشاركة. وعلى غرار عملية التصوير الميكا (الخطوة 3.17)، ومراقبة نافذة ض بيزو مع اقتراب الحافة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> سماح الماسح الضوئي لصورة نفس المنطقة لمدة لا تقل يمر متتالية. انقر التقاط المستمر لتوفير كل صورة تم جمعها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحرك الماسح الضوئي إلى منطقة جديدة و / أو تغيير حجم الصورة على النحو المرغوب فيه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد انتهاء البرنامج الآلي تعديلالمعلمات المسح عن معين حجم الصورة، وتحويل البرمجيات قبالة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط يدويا معدل المسح، Z الحد، وعدد من الخطوط، والجهد من أجل ضبط تركيز الصورة. إذا تصبح الصورة بعيدة جدا من التركيز، وتحويل البرمجيات العودة مرة أخرى إلى نقطة الانطلاق الأصلي. لزيادة دقة الصورة أثناء التكبير على البروتين، وانخفاض معدل المسح وزيادة عدد خطوط نسبيا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد التجربة، وتنظيف الخلية السائلة مع الإيثانول بنسبة 100٪ وشطف مع DI H 2 O. السماح الخلية السائلة لتجف تماما. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> افتح البرنامج بيانات لمعالجة الصور البيانات الخام. أولا، تتسطح الصورة عن طريق النقر على أيقونة تسطيح. حدد صفر عشر النظام وانقر فوق تنفيذ. اعتمادا على الصورة، قد يكون مناسبا الطائرة من الضروري الحصول على صورة كاملة بشكل مناسب. في هذه الحالة، حدد تناسب رمز الطائرة ورسم الطائرة من منطقة مسطحة من الصورة باستخدام المؤشر. انقر فوق تنفيذ. كرر حسب الضرورة </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> SELإلخ علامة التبويب المقطع العرضي لقياس الأبعاد للبروتين. رسم خط مع تحرك المؤشر على مدى جزيء أو المنطقة المراد تحليلها. تكرار للمناطق متعددة ويقوم البرنامج بإنشاء تراكب. تصدير صورة أو البيانات المستخدمة لتوليد الصورة في تنسيق متوافق مع برامج الرسم وغيرها. </li></ol>

<ol>
	<li>Binnig, G., Quate, C. F., Gerber, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+Force+Microscope.">Atomic Force Microscope.</a> Phys. Rev. Lett. 56, 930-933 (1986).</li><li>Sonnenfeld, R., Hansma, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic-Resolution+Microscopy+in+Water+Science.">Atomic-Resolution Microscopy in Water Science.</a> 232, 211-213 (1986).</li><li>Nikiforov, M. P., Darling, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concurrent+Quantitative+Conductivity+and+Mechanical+Properties+Measurements+of+Organic+Photovoltaic+Materials+using+AFM.">Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM.</a> J. Vis. Exp. 71, (2013).</li><li>Bahatyrova, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Native+Architechure+of+a+Photosynthetic+Membrane.">The Native Architechure of a Photosynthetic Membrane.</a> Nature. 430, 1058-1061 (2004).</li><li>Sturgis, J. N., Tucker, J. D., Olsen, J. D., Hunter, C. N., Niederman, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+Force+Microscopy+Studies+of+Native+Photosynthetic+Membranes.">Atomic Force Microscopy Studies of Native Photosynthetic Membranes.</a> Biochem. 48, 3679-3698 (2009).</li><li>Pelling, A. E., Li, Y., Shi, W., Gimzewski, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+visualization+and+characterization+of+Myxococcus+xanthus+cells+with+atomic+force+microscopy.">Nanoscale visualization and characterization of Myxococcus xanthus cells with atomic force microscopy.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 102, 6484-6489 (2005).</li><li>Viani, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+Protein-Protein+Interactions+in+Real-Time.">Probing Protein-Protein Interactions in Real-Time.</a> Nature: Structural Biology. 7, 644-648 (2000).</li><li>Hook, F., Kasemo, B., Grunze, M., Zauscher, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Biological+Surface+Science,+Challenges+and+Recent+Advances.">Quantitative Biological Surface Science, Challenges and Recent Advances.</a> ACS Nano. 2, 2428-2436 (2008).</li><li>Thomas, G., Burnham, N. A., Camesano, T. A., Wen, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+Mechanical+Properties+of+Living+Cells+Using+Atomic+Force+Microscopy.">Measuring the Mechanical Properties of Living Cells Using Atomic Force Microscopy.</a> J. Vis. Exp. (76), (2013).</li><li>Murphy, P. J. M., Shannon, M., Goertz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+Recombinant+DNA+and+Protein+Complexes+Using+Atomic+Force+Microscopy.">Visualization of Recombinant DNA and Protein Complexes Using Atomic Force Microscopy.</a> J. Vis. Exp. (53), (2011).</li><li>Poggi, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+Probe+Microscopy.">Scanning Probe Microscopy.</a> Anal. Chem. 76, 3429-3444 (2004).</li><li>Rico, F., Su, C., Scheuring, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+Mapping+of+Single+Membrane+Proteins+at+Submolecular+Resolution.">Mechanical Mapping of Single Membrane Proteins at Submolecular Resolution.</a> Nano Letters. 11, 3983-3986 (2012).</li><li>Foster, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+State+of+Microscopy+for+2012.">The State of Microscopy for 2012.</a> Amer. Lab. 43, 4-6 (2011).</li><li>Guzman, H. V., Perrino, A. P., Garcia, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peak+Forces+in+High-Resolution+Imaging+of+Soft+Matter+in+Liquid.">Peak Forces in High-Resolution Imaging of Soft Matter in Liquid.</a> ACS Nano. 7, 3198-3204 (2013).</li><li>Kaemmer, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Introduction+to+Bruker&#8217;s+ScanAsyst+and+PeakForce+Tapping+AFM+Technology.">Introduction to Bruker&#8217;s ScanAsyst and PeakForce Tapping AFM Technology.</a> , (2011).</li><li>Dufr&#234;ne, Y. F., Martinez-Martin, D., Medalsy, I., Alsteens, D., Muller, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiparametric+imaging+of+biological+systems+by+force-distance+curve-based+AFM.">Multiparametric imaging of biological systems by force-distance curve-based AFM.</a> Nature Methods. 10, 847-854 (2013).</li><li>Pfreundschuh, M., Martinez-Martin, D., Mulvihill, E., Wegmann, S., Muller, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiparametric+high-resolution+imaging+of+native+proteins+by+force-distance+curve&#8211;based+AFM.">Multiparametric high-resolution imaging of native proteins by force-distance curve&#8211;based AFM.</a> Nature Protocols. 9, 1113-1130 (2014).</li><li>Pfreundschuh, M., Alsteens, D., Hilbert, M., Steinmetz, M. O., Muller, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localizing+Chemical+Groups+while+Imaging+Single+Native+Proteins+by+High-Resolution+Atomic+Force+Microscopy.">Localizing Chemical Groups while Imaging Single Native Proteins by High-Resolution Atomic Force Microscopy.</a> Nano Letters. 14, 2957-2964 (2014).</li><li>Berquanda, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+Force+Microscopy+Imaging+of+Living+Cells.">Atomic Force Microscopy Imaging of Living Cells.</a> Microscopy Today. 18, 8-14 (2010).</li><li>Heua, C., Berquand, A., Elie-Cailleb, C., Nicoda, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glyphosate-induced+Stiffening+of+HaCaT+Keratinocytes,+a+Peak+Force+Tapping+Study+on+Living+Cells.">Glyphosate-induced Stiffening of HaCaT Keratinocytes, a Peak Force Tapping Study on Living Cells.</a> J. Struc. Biol. 178, 1-7 (2012).</li><li>Picas, L., Rico, F., Deforet, M., Scheuring, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+Mechanical+Heterogeneity+of+the+Erythrocyte+Membrane+Reveals+Hallmarks+of+Membrane+Stability.">Structural and Mechanical Heterogeneity of the Erythrocyte Membrane Reveals Hallmarks of Membrane Stability.</a> ACS Nano. 7, 1054-1063 (2013).</li><li>Tobias, F. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+Probe+Microscopy+of+Bacterial+Red-Light.">Scanning Probe Microscopy of Bacterial Red-Light.</a> Proc. 1465, doi:10.1557/opl.2012.1006. , (2012).</li><li>Sorenson, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Domain+Structure+of+a+Unique+Bacterial+Red+Light+Photoreceptor+as+Revealed+by+Atomic+Force+Microscopy.">Domain Structure of a Unique Bacterial Red Light Photoreceptor as Revealed by Atomic Force Microscopy.</a> Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1652, (2013).</li><li>Rockwell, N. C., Lagarias, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+structure+of+phytochrome:+a+picture+is+worth+a+thousand+spectra.">The structure of phytochrome: a picture is worth a thousand spectra.</a> Plant Cell. 18, 4-14 (2006).</li><li>Rockwell, N. C., Shang, L., Martin, S. S., Lagarias, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+classes+of+red/far-red+photochemistry+within+the+phytochrome+superfamily.">Distinct classes of red/far-red photochemistry within the phytochrome superfamily.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106, 6123-6127 (2009).</li><li>Noack, S., Michael, N., Rosen, R., Lamparter, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+conformational+changes+of+Agrobacterium+phytochrome+Agp1+during+chromophore+assembly+and+photoconversion.">Protein conformational changes of Agrobacterium phytochrome Agp1 during chromophore assembly and photoconversion.</a> Biochem. 46, 4164-4176 (2007).</li><li>Noack, S., Lamparter, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+modulation+of+histidine-kinase+activity+in+bacterial+phytochromes+monitored+by+size+exclusion+chromatography,+crosslinking,+and+limited+proteolysis.">Light modulation of histidine-kinase activity in bacterial phytochromes monitored by size exclusion chromatography, crosslinking, and limited proteolysis.</a> Methods of Enzymology. 423, 203-221 (2007).</li><li>Rockwell, N. C., Su, Y. S., Lagarias, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phytochrome+structure+and+signaling+mechanisms.">Phytochrome structure and signaling mechanisms.</a> Annual Review Plant Biology. 57, 837-856 (2006).</li><li>Bhoo, S. H., Davis, S. J., Walker, J., Karniol, B., Vierstra, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacteriophytochromes+Are+Photochromic+Histidine+Kinases+Using+a+Biliverdin+Chromophore.">Bacteriophytochromes Are Photochromic Histidine Kinases Using a Biliverdin Chromophore.</a> Nature. 414, 776-779 (2001).</li><li>Takala, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Signal+amplification+and+transduction+in+phytochrome+photosensors.">Signal amplification and transduction in phytochrome photosensors.</a> Nature. 509, 245-248 (2014).</li><li>Filonov, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stable+Near-Infared+Fluorescent+Protein+for+in+vivo+Imaging.">Stable Near-Infared Fluorescent Protein for in vivo Imaging.</a> Nature Biotech. 29, 757-761 (2011).</li><li>Samma, A. A., Johnson, C. K., Song, S., Alvarez, S., Zimmer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+Origin+of+Fluorescence+in+Bacteriophytochrome+Infrared+Fluorescent+Proteins.">On the Origin of Fluorescence in Bacteriophytochrome Infrared Fluorescent Proteins.</a> J. Phys. Chem. B. 114, 15362-15369 (2011).</li><li>Lehtivuori, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+Properties+of+the+Chromophore-Binding+Domain+of+Bacteriophytochrome+from+Deinococcus+radiodurans.">Fluorescence Properties of the Chromophore-Binding Domain of Bacteriophytochrome from Deinococcus radiodurans.</a> J. Phys. Chem. B. 117, 11049-11057 (2013).</li><li>Toh, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Primary+Reactions+of+Bacteriophytochrome+Observed+with+Ultrafast+Mid-Infrared+Spectroscopy.">Primary Reactions of Bacteriophytochrome Observed with Ultrafast Mid-Infrared Spectroscopy.</a> J. Phys. Chem. A. 115, 3778-3786 (2011).</li><li>Auldridge, M. E., Satyshur, K. A., Anstrom, D. M., Forest, K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure-guided+engineering+enhances+a+phytochrome-based+infrared+fluorescent+protein.">Structure-guided engineering enhances a phytochrome-based infrared fluorescent protein.</a> J. Biol. Chem. 287, 7000-7009 (2012).</li><li>Toh, K. C., Stojkovic, E. A., van Stokkum, I. H., Moffat, K., Kennis, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proton-transfer+and+hydrogen-bond+interactions+determine+fluorescence+quantum+yield+and+photochemical+efficiency+of+bacteriophytochrome.">Proton-transfer and hydrogen-bond interactions determine fluorescence quantum yield and photochemical efficiency of bacteriophytochrome.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 107, 9170-9175 (2010).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Pymol+Molecular+Graphic+System+v.1.5.0.1.">The Pymol Molecular Graphic System v.1.5.0.1.</a> , .</li><li>Yang, X., Stojkovic, E. A., Kuk, J., Crystal Moffat, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=structure+of+the+chromophore+binding+domain+of+an+unusual+bacteriophytochrome,+RpBphP3,+reveals+residues+that+modulate+photoconversion.">structure of the chromophore binding domain of an unusual bacteriophytochrome, RpBphP3, reveals residues that modulate photoconversion.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104, 12571-12576 (2007).</li><li>Yang, X., Kuk, J., Moffat, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystal+structure+of+Pseudomonas+aeruginosa+bacteriophytochrome:+photoconversion+and+signal+transduction.">Crystal structure of Pseudomonas aeruginosa bacteriophytochrome: photoconversion and signal transduction.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105, 14715-14720 (2008).</li><li>Woitowich, N. K., Garrido, C., Ozarowski, W., Stojkovic, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preliminary+X-ray+Crystallographic+and+Structural+Analyses+of+a+Bacteriophytochrome+from+Stigmatella+aurantiaca.">Preliminary X-ray Crystallographic and Structural Analyses of a Bacteriophytochrome from Stigmatella aurantiaca.</a> The FASEB Journal. 25, 928 (2011).</li><li>Wagner, J. R., Zhang, J., Brunzelle, J. S., Vierstra, R. D., Forest, K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+resolution+structure+of+Deinococcus+bacteriophytochrome+yields+new+insights+into+phytochrome+architecture+and+evolution.">High resolution structure of Deinococcus bacteriophytochrome yields new insights into phytochrome architecture and evolution.</a> J. Biol. Chem. 282, 12298-12309 (2007).</li><li>Wagner, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mutational+analysis+of+Deinococcus+radiodurans+bacteriophytochrome+reveals+key+amino+acids+necessary+for+the+photochromicity+and+proton+exchange+cycle+of+phytochromes.">Mutational analysis of Deinococcus radiodurans bacteriophytochrome reveals key amino acids necessary for the photochromicity and proton exchange cycle of phytochromes.</a> J. Biol. Chem. 283, 12212-12226 (2008).</li></ol>

There are no competing financial interests or conflicts of interest.

AFM هو طريقة المسح المجهري التحقيق قادرة تماما على التصوير البروتينات والجزيئات البيولوجية الأخرى في ظروف ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية. بالمقارنة مع البلورات بالأشعة السينية والرنين المغناطيسي النووي والحد من AFM واحد هو عدم قدرتها على تحقيق نفس القرار، ولا سيما ...

أصبحت قوة المجهر الذري (AFM) أداة مهمة جدا عن التحقيق في الخصائص الهيكلية والميكانيكية للأسطح، الأغشية الرقيقة، والجزيئات واحدة منذ اختراع في عام 1986 (الشكل 1). 1-3 استخدام خلايا السائل، والأسلوب له تصبح مفيدة بشكل خاص في دراسات الجزيئات البيولوجية والخلايا حتى الذين يعيشون في بيئة ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية. 4-10 التنصت على الوضع وقد جرت العادة على استخدامها AFM لتصوير مواد لينة أو جزيئات ملزمة فضفاضة إلى السطح، منذ وضع الاتصال AFM غير مناسب عادة بسبب إلى الأضرار الناجمة عن القوى الجانبية التي مورست على عينة من ناتئ 11 التنصت على وضع AFM يقلل إلى حد كبير من خلال وجود هذه القوات غيض تلمس بشكل متقطع السطح بدلا من أن تكون على اتصال دائم. في هذا الوضع، وتأرجحت ناتئ في أو بالقرب من تردد الرنين العادي إلى السطح. وبالمثل في الاتصال وضع AFM، والطوبوغرافيا هو الشرجyzed من قبل المتهم بالتآمر في حركة ض بيزو بوصفها وظيفة من س ص (المسافة). يمكن ديناميات ناتئ تكون غير مستقرة تماما في أو بالقرب من صدى. وبالتالي، فهي صعبة للغاية لأتمتة خارج حالة &quot;حالة مستقرة&quot;. على وجه التحديد، هذه الديناميات تعتمد على كل من خصائص عينة المسح والبيئة. لجزيء لينة كثف إلى الثابت (إيه) السطح، حلقة ردود الفعل ضبطها جيدا لهذا الجزيء قد يؤدي إلى ردود الفعل التذبذب للسطح. العملية في السائل يزيد من تعقيد ضبط للناتئ. التغيرات في درجة الحرارة أو السوائل مستويات تتطلب التعديل المستمر من نقطة التحديد، المكاسب، والمعلمات التصوير الأخرى. هذه التعديلات تميل إلى أن تكون غاية تستغرق وقتا طويلا وتحديا للمستخدمين. ذروة القوة الكمي النانوميكانيكية الملكية لرسم الخرائط (PF-QNM)، مثل التنصت وضع AFM، يتجنب التفاعلات الجانبية عن طريق الاتصال متقطع العينة (الشكل 2). 12-15 &lt;/ سوب&gt; ومع ذلك، PF-QNM تعمل في وضع غير الرنانة وترددات أقل بكثير من التنصت وضع فؤاد. هذا يلغي التحديات من ضبط التنصت وضع AFM، ولا سيما تلك التي تفاقمت بسبب وجود السائل. مع PF-QNM، يتم جمع الصور من خلال اتخاذ منحنى استجابة القوة في كل نقطة اتصال. مع إضافة برامج ScanAsyst، 15 تعديل المعلمات المسح يمكن الآلي وصورة عالية الدقة الحصول في غضون دقائق من قبل المستخدمين حتى عديم الخبرة. بمجرد أن يصبح المستخدم أكثر دراية AFM، أي من المعلمات الآلي أو كل قد يتم تعطيل في أي وقت الذي يسمح التجريبي لضبط جودة الصورة يدويا. منذ نشأتها، وقد طبقت PF-QNM إلى الخريطة رودوبسين جرثومي، وهو بروتين الغشاء، والبروتينات الأصلية الأخرى على مستوى submolecular 16-18 لرودوبسين جرثومي، هناك علاقة مباشرة بين المرونة البروتين والأشعة السينية هياكل البلورات 12 PF -QNوقد استخدمت M للتحقيق في الخلايا الحية مع ارتفاع القرار. 19،20 الروابط المهمة علاوة على ذلك، أوضحت البيانات PF-QNM بين هيكل والميكانيكا داخل غشاء كرات الدم الحمراء التي تعتبر بالغة الأهمية لسلامة الخلية وظيفة 21 لقد استخدمنا المسح المجهري التحقيق (SPM) الأساليب، بما في ذلك AFM 22، 23 إلى دراسة بنية المستقبلات الضوئية الحمراء ضوء يسمى bacteriophytochromes (BphPs). 24،25 فهي تتألف من وحدة الاستشعار الخفيفة مرتبطة تساهميا إلى وحدة نمطية إشارات-المستجيب هذه كما كيناز الحامض الاميني (هونج كونج) 26 وحدة استشعار للضوء يحتوي عادة على حامل اللون بلعين التي يخضع التحول الهيكلي على امتصاص الفوتون، مع سلسلة من التغييرات الهيكلية الوصول إلى وحدة إشارات-المستجيب ويؤدي إلى التحول العالمي من البروتين بأكمله . 24،27-29 بناء على هذا التحول، وهناك نوعان ضوء متميزة استيعاب قتيتس من BphPs، ضوء استيعاب الدولة الحمراء وتحت الحمراء بعيدة، كما تدل العلاقات العامة وPFR. العلاقات العامة مستقرة حراريا الدولة، وتكييفها داكنة لمعظم BphPs 28 لم يتم فهم الأساس الجزيئي من العلاقات العامة / PFR photoconversion تماما بسبب المعرفة الهيكلية محدودة من هذه البروتينات. باستثناء مبنى واحد من D. radiodurans، 30 جميع الهياكل البلورات نشرت الأشعة السينية من هذه البروتينات في الدولة تتكيف الداكنة وتفتقر نطاق المستجيب. وBphPs سليمة تكون كبيرة جدا لدراستها بشكل فعال بواسطة الرنين المغناطيسي النووي (NMR) ويصعب المعروف أن تتبلور في شكلها سليمة (وخاصة في ولاية تكييفها ضوئية) لالبلورات بالأشعة السينية. وقد تم مؤخرا المهندسة BphPs كعلامات بروتين فلوري تحت الحمراء (IFP ل) 31 التوصيف الهيكلي من هذه البروتينات يمكن أن المزيد من المساعدات في تصميم إف بي فعال. 32-36 التركيز في هذه المقالة هو تقديم إجراءات لتصوير BphPs باستخدام AFM خلايا السائل عبر PF-QNM. وأظهرت دراسات الأسلوب الدولة تكييفها الخفيفة للRpBphP3 bacteriophytochrome (P3) من بكتيريا التمثيل الضوئي R. palustris. الإجراء AFM المقدمة هنا هو نهج مناسب ومباشر للتصوير من البروتينات وكذلك الجزيئات البيولوجية الأخرى. مع هذا الأسلوب، التفاصيل الهيكلية للجزيئات الفردية يمكن جمعها في فترة قصيرة من الزمن، على غرار جلسة مختبر مادة العلوم على مستوى العلوي. من خلال قياس عبر الأقسام واستكمال إجراء المزيد من التحليلات الأبعاد، البيانات التجريبية يمكن مقارنة النماذج الحسابية مفيدة. 37-42

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of Material/Equipment</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog #</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris-HCl</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>O4997-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>7647-14-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>7791-18-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multimode 8 AFM</td>
			<td>Bruker-Nano</td>
			<td>492-008-011</td>
			<td>equipped with Nanoscope V controller and J scanner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Probe</td>
			<td>Bruker-Nano</td>
			<td>SNL-10, ScanAsyst-Fluid+</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tapping Mode Fluid Cell</td>
			<td>Bruker-Nano</td>
			<td>MTFML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mica V-4 Grade</td>
			<td>SPI supplies</td>
			<td>1150503</td>
			<td>25 x 25 x .26 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sample support disk</td>
			<td>nanoSurf</td>
			<td>BT02236</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>Plasta-Medic, Inc.</td>
			<td></td>
			<td>100 mm x 15 mm&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>micropipettors</td>
			<td>Denville Scientific</td>
			<td>XL 3000i</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RpBphP3</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Prepared according to cited references</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanoscope software</td>
			<td>Bruker-Nano</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber Optic Light</td>
			<td>Digital Instruments Inc.</td>
			<td>F0-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pelco AFM Disc Gripper</td>
			<td>Ted Pella Inc</td>
			<td>1668</td>
			<td>12 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 ml syringe</td>
			<td>McKesson</td>
			<td>102-ST1C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf tubes</td>
			<td>Denville Scientific</td>
			<td>C2171</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>The Pymol Molecular Graphic System v.1.5.0.1</td>
			<td>Schrodinger, LLC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

atomic force microscopy of red-light photoreceptors using peakforce quantitative nanomechanical property mapping

مجهر القوة الذرية (AFM) يستخدم تلميح هرمي تعلق على ناتئ للتحقيق في استجابة قوة من السطح. والانحرافات من طرف يمكن قياسها إلى ~ 10 السندات الإذنية بواسطة الليزر وكاشف قطاعية، والتي يمكن تحويلها إلى صورة طبوغرافية. تعديل السعة أو &quot;واسطة التنصت&quot; AFM يتضمن التحقيق إجراء اتصالات متقطعة مع السطح بينما تتأرجح في ترددها الرنانة لإنتاج صورة. تستخدم جنبا إلى جنب مع خلية السوائل، والتنصت على وضع AFM تمكن من التصوير من الجزيئات البيولوجية مثل البروتينات في ظروف ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية. يتطلب التنصت AFM ضبط الوضع اليدوي لجنة التحقيق وتعديلات متكررة من العديد من المعلمات المسح التي يمكن تحدي للمستخدمين عديمي الخبرة. للحصول على صور عالية الجودة، وهذه التعديلات هي الأكثر استهلاكا للوقت. PeakForce الكمية النانوميكانيكية الملكية لرسم الخرائط (PF-QNM) تنتج صورة عن طريق قياس قوة responمنحنى حد ذاتها لكل نقطة اتصال مع العينة. مع برنامج ScanAsyst، PF-QNM يمكن الآلي. هذا البرنامج بضبط مجموعة نقطة، تردد محرك، معدل المسح، المكاسب، وغيرها من المعايير الهامة تلقائيا مسح لعينة معينة. ليس فقط هذه العملية تحمي كلا تحقيقات الهشة والعينات، فإنه يقلل بشكل كبير من الوقت اللازم للحصول على صور عالية الدقة. PF-QNM غير متوافقة لAFM التصوير في السوائل. لذا، فقد التطبيق الواسع النطاق لتصوير المواد ذات الصلة من الناحية البيولوجية. الطريقة المعروضة في هذه الورقة يصف تطبيق PF-QNM للحصول على صور من مبصرة الضوء الأحمر البكتيرية، RpBphP3 (P3)، من الضوئي R. palustris في دولة تكييفها ضوئها. باستخدام هذه الطريقة، وقد لوحظت dimers البروتين الفردية P3 والركام من dimers على سطح الميكا في وجود مخزن مؤقت التصوير. مع التعديلات المناسبة على السطح و / أو تركيز المحلول، وهذه الطريقةيمكن تطبيقها بشكل عام مع غيرها من الجزيئات ذات الصلة بيولوجيا ومواد لينة.

وتعرض الصور AFM تمثيلية من بروتين مبصرة، P3، في دولة تكييفها ضوئها في أرقام 3 و 4. والركيزة الميكا المشقوق طازجة (الشكل 3A) هي، سطح مستو مناسب للبروتين الامتزاز. جمع الصورة من الميكا نظيفة كعنصر تحكم السلبية المهم لعدة أسباب. أولا، فإنه يؤمن الخ?...

Watch this Scientific Journal Video about Atomic Force Microscopy of Red-Light Photoreceptors Using PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping at JoVE.com

Atomic Force Microscopy of Red-Light Photoreceptors Using PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping

A method for investigating the structure of a protein photoreceptor using atomic force microscopy (AFM) is described in this paper. PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (PF-QNM) reveals intact protein dimers on a mica surface.

القوة الذرية الميكروسكوب من الضوء الأحمر الخلايا المستقبلة عن طريق رسم الخرائط PeakForce الكمية النانوميكانيكية الملكية

Atomic force microscopy (AFM) uses a pyramidal tip attached to a cantilever to probe the force response of a surface. The deflections of the tip can be ...

atomic-force-microscopy-red-light-photoreceptors-using-peakforce

Research

JoVE Journal

Engineering

11.6K Views.  Northeastern Illinois University. A method for investigating the structure of a protein photoreceptor using atomic force microscopy (AFM) is described in this paper. PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (PF-QNM) reveals intact protein dimers on a mica surface. 

Video: Atomic Force Microscopy of Red-Light Photoreceptors Using PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping

Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low friction at the interface. Nevertheless, these systems can be sensitive to wear due to interdigitation of the opposing brushes. In a recent publication, we have shown via molecular dynamics simulations and atomic force microscopy experiments, that using an immiscible polymer brush system terminating the substrate and the slider surfaces, respectively, can eliminate such interdigitation. As a consequence, wear in the contacts is reduced. Moreover, the friction force is two orders of magnitude lower compared to traditional miscible polymer brush systems. This newly proposed system therefore holds great potential for application in industry. Here, the methodology to construct an immiscible polymer brush system of two different brushes each solvated by their own preferred solvent is presented. The procedure how to graft poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) from a flat surface and poly(methyl methacrylate) (PMMA) from an atomic force microscopy (AFM) colloidal probe is described. PNIPAM is solvated in water and PMMA in acetophenone. Via friction force AFM measurements, it is shown that the friction for this system is indeed reduced by two orders of magnitude compared to the miscible system of PMMA on PMMA solvated in acetophenone.

The methodology to perform friction force microscopy experiments for contacting brushes is presented: Two polymer brushes that are grafted from (a) substrates and (b) colloidal probes are slid to show that, by using two contacting immiscible brush systems, friction in sliding contacts is reduced compared to miscible brush systems.

إعداد والاحتكاك قوة المجهر قياسات للامتزاج، معارضة فرش بوليمر

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low ...

Investigating Single Molecule Adhesion by Atomic Force Spectroscopy

Atomic force spectroscopy is an ideal tool to study molecules at surfaces and interfaces. An experimental protocol to couple a large variety of single molecules covalently onto an AFM tip is presented. At the same time the AFM tip is passivated to prevent unspecific interactions between the tip and the substrate, which is a prerequisite to study single molecules attached to the AFM tip. Analyses to determine the adhesion force, the adhesion length, and the free energy of these molecules on solid surfaces and bio-interfaces are shortly presented and external references for further reading are provided. Example molecules are the poly(amino acid) polytyrosine, the graft polymer PI-g-PS and the phospholipid POPE (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine). These molecules are desorbed from different surfaces like CH3-SAMs, hydrogen terminated diamond and supported lipid bilayers under various solvent conditions. Finally, the advantages of force spectroscopic single molecule experiments are discussed including means to decide if truly a single molecule has been studied in the experiment.

A protocol to couple a large variety of single molecules covalently onto an AFM tip is presented. Procedures and examples to determine the adhesion force and free energy of these molecules on solid supports and bio-interfaces are provided.

التحقيق احدة جزيء التصاق بواسطة القوة الذرية الطيفي

Atomic force spectroscopy is an ideal tool to study molecules at surfaces and interfaces. An experimental protocol to couple a large variety of single ...

Dynamic Pore-scale Reservoir-condition Imaging of Reaction in Carbonates Using Synchrotron Fast Tomography

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve geologic seals and allow CO2 to escape. However, the dissolution processes at reservoir conditions are poorly understood. Thus, time-resolved experiments are needed to observe and predict the nature and rate of dissolution at the pore scale. Synchrotron fast tomography is a method of taking high-resolution time-resolved images of complex pore structures much more quickly than traditional &#181;-CT. The Diamond Lightsource Pink Beam was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 hours. The images were segmented and the porosity and permeability were measured using image analysis and network extraction. Porosity increased uniformly along the length of the sample; however, the rate of increase of both porosity and permeability slowed at later times.

Synchrotron fast tomography was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 h.

ديناميكية المسام على نطاق وخزان شرط التصوير من رد الفعل في كربونات باستخدام السنكروترون التصوير المقطعي السريع

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve ...

Sub-nanometer Resolution Imaging with Amplitude-modulation Atomic Force Microscopy in Liquid

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown that when operated in amplitude-modulation (tapping) mode, atomic or molecular-level resolution images can be achieved over a wide range of soft and hard samples in liquid. In these situations, small oscillation amplitudes (SAM-AFM) enhance the resolution by exploiting the solvated liquid at the surface of the sample. Although the technique has been successfully applied across fields as diverse as materials science, biology and biophysics and surface chemistry, obtaining high-resolution images in liquid can still remain challenging for novice users. This is partly due to the large number of variables to control and optimize such as the choice of cantilever, the sample preparation, and the correct manipulation of the imaging parameters. Here, we present a protocol for achieving high-resolution images of hard and soft samples in fluid using SAM-AFM on a commercial instrument. Our goal is to provide a step-by-step practical guide to achieving high-resolution images, including the cleaning and preparation of the apparatus and the sample, the choice of cantilever and optimization of the imaging parameters. For each step, we explain the scientific rationale behind our choices to facilitate the adaptation of the methodology to every user's specific system.

We present a method for achieving sub-nanometer resolution images with amplitude-modulation (tapping mode) atomic force microscopy in liquid. The method is demonstrated on commercial atomic force microscopes. We explain the rationale behind our choices of parameters and suggest strategies for resolution optimization.

نانومتر الفرعي التصوير القرار مع السعة التشكيل الذرية المجهري القوة في السائل

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown ...

An Efficient Method for Selective Desalination of Radioactive Iodine Anions by Using Gold Nanoparticles-Embedded Membrane Filter

Here, we demonstrate a detail protocol for the preparation of nanomaterials-embedded composite membranes and its application to the efficient and ion-selective removal of radioactive iodines. By using citrate-stabilized gold nanoparticles (mean diameter: 13 nm) and cellulose acetate membranes, gold nanoparticle-embedded cellulose acetate membranes (Au-CAM) have easily been fabricated. The nano-adsorbents on Au-CAM were highly stable in the presence of high concentration of inorganic salts and organic molecules. The iodide ions in aqueous solutions could rapidly be captured by this engineered membrane. Through a filtration process using an Au-CAM containing filter unit, excellent removal efficiency (&gt;99%) as well as ion-selective desalination result was achieved in a short time. Moreover, Au-CAM provided good reusability without significant decrease of its performances. These results suggested that the present technology using the engineered hybrid membrane will be a promising process for the large-scale decontamination of radioactive iodine from liquid wastes.

An efficient method for the rapid and ion-selective desalination of radioactive iodine in several aqueous solutions is described by using gold nanoparticles-immobilized cellulose acetate membrane filters.

طريقة فعالة لتحلية المياه انتقائية من الأنيونات اليود المشع باستخدام عامل تصفية الذهب غشاء جزءا لا يتجزأ من جسيمات نانوية

Here, we demonstrate a detail protocol for the preparation of nanomaterials-embedded composite membranes and its application to the efficient and ...

Surface Mapping of Earth-like Exoplanets using Single Point Light Curves

Spatially resolving exoplanet features from single-point observations is essential for evaluating the potential habitability of exoplanets. The ultimate goal of this protocol is to determine whether these planetary worlds harbor geological features and/or climate systems. We present a method of extracting information from multi-wavelength single-point light curves and retrieving surface maps. It uses singular value decomposition (SVD) to separate sources that contribute to light curve variations and infer the existence of partially cloudy climate systems. Through analysis of the time series obtained from SVD, physical attributions of principal components (PCs) could be inferred without assumptions of any spectral properties. Combining with viewing geometry, it is feasible to reconstruct surface maps if one of the PCs are found to contain surface information. Degeneracy originated from convolution of the pixel geometry and spectrum information determines the quality of reconstructed surface maps, which requires the introduction of regularization. For the purpose of demonstrating the protocol, multi-wavelength light curves of Earth, which serves as a proxy exoplanet, are analyzed. Comparison between the results and the ground truth is presented to show the performance and limitation of the protocol. This work provides a benchmark for future generalization of exoplanet applications.

The protocol extracts information from light curves of exoplanets and constructs their surface maps. It uses light curves of Earth, which serves as a proxy exoplanet, to demonstrate the approach.

رسم خرائط سطحية للكواكب الخارجية الشبيهة بالأرض باستخدام منحنيات الضوء نقطة واحدة

Spatially resolving exoplanet features from single-point observations is essential for evaluating the potential habitability of exoplanets. The ultimate ...

Optimizing Magnetic Force Microscopy Resolution and Sensitivity to Visualize Nanoscale Magnetic Domains

Magnetic force microscopy (MFM) enables mapping local magnetic fields across a sample surface with nanoscale resolution. To perform MFM, an atomic force microscopy (AFM) probe whose tip has been magnetized vertically (i.e., perpendicular to the probe cantilever) is oscillated at a fixed height above the sample surface. The resultant shifts in the oscillation phase or frequency, which are proportional to the magnitude and sign of the vertical magnetic force gradient at each pixel location, are then tracked and mapped. Although the spatial resolution and sensitivity of the technique increases with decreasing lift height above the surface, this seemingly straightforward path to improved MFM images is complicated by considerations such as minimizing topographical artifacts due to shorter range van der Waals forces, increasing the oscillation amplitude to further improve sensitivity, and the presence of surface contaminants (in particular water due to humidity under ambient conditions). In addition, due to the orientation of the probe's magnetic dipole moment, MFM is intrinsically more sensitive to samples with an out-of-plane magnetization vector. Here, high-resolution topographical and magnetic phase images of single and bicomponent nanomagnet artificial spin-ice (ASI) arrays obtained in an inert (argon) atmosphere glovebox with &lt;0.1 ppm O2 and H2O are reported. Optimization of lift height and drive amplitude for high resolution and sensitivity while simultaneously avoiding the introduction of topographical artifacts is discussed, and detection of the stray magnetic fields emanating from either end of the nanoscale bar magnets (~250 nm long and &lt;100 nm wide) aligned in the plane of the ASI sample surface is shown. Likewise, using the example of a Ni-Mn-Ga magnetic shape memory alloy (MSMA), MFM is demonstrated in an inert atmosphere with magnetic phase sensitivity capable of resolving a series of adjacent magnetic domains each ~200 nm wide.

Magnetic force microscopy (MFM) employs a vertically magnetized atomic force microscopy probe to measure sample topography and local magnetic field strength with nanoscale resolution. Optimizing MFM spatial resolution and sensitivity requires balancing decreasing lift height against increasing drive (oscillation) amplitude, and benefits from operating in an inert atmosphere glovebox.

تحسين دقة الفحص المجهري للقوة المغناطيسية والحساسية لتصور المجالات المغناطيسية النانوية

Magnetic force microscopy (MFM) enables mapping local magnetic fields across a sample surface with nanoscale resolution. To perform MFM, an atomic force ...

Atomic Force Microscopy Cantilever-Based Nanoindentation: Mechanical Property Measurements at the Nanoscale in Air and Fluid

An atomic force microscope (AFM) fundamentally measures the interaction between a nanoscale AFM probe tip and the sample surface. If the force applied by the probe tip and its contact area with the sample can be quantified, it is possible to determine the nanoscale mechanical properties (e.g., elastic or Young&#39;s modulus) of the surface being probed. A detailed procedure for performing quantitative AFM cantilever-based nanoindentation experiments is provided here, with representative examples of how the technique can be applied to determine the elastic moduli of a wide variety of sample types, ranging from kPa to GPa. These include live mesenchymal stem cells (MSCs) and nuclei in physiological buffer, resin-embedded dehydrated loblolly pine cross-sections, and Bakken shales of varying composition.
Additionally, AFM cantilever-based nanoindentation is used to probe the rupture strength (i.e., breakthrough force) of phospholipid bilayers. Important practical considerations such as method choice and development, probe selection and calibration, region of interest identification, sample heterogeneity, feature size and aspect ratio, tip wear, surface roughness, and data analysis and measurement statistics are discussed to aid proper implementation of the technique. Finally, co-localization of AFM-derived nanomechanical maps with electron microscopy techniques that provide additional information regarding elemental composition is demonstrated.

Quantifying the contact area and force applied by an atomic force microscope (AFM) probe tip to a sample surface enables nanoscale mechanical property determination. Best practices to implement AFM cantilever-based nanoindentation in air or fluid on soft and hard samples to measure elastic modulus or other nanomechanical properties are discussed.

القوة الذرية المجهرية المسافة البادئة القائمة على الكابولي: قياسات الخواص الميكانيكية على المستوى النانوي في الهواء والسوائل

An atomic force microscope (AFM) fundamentally measures the interaction between a nanoscale AFM probe tip and the sample surface. If the force applied by ...

صفيفات ناتئة نشطة متوازية في نظام AFMS لتمكين عمليات الفحص عالية الإنتاجية

Active Probe Atomic Force Microscopy with Quattro-Parallel Cantilever Arrays for High-Throughput Large-Scale Sample Inspection

An Atomic Force Microscope&#160;(AFM) is&#160;a powerful and versatile tool for nanoscale surface studies to capture 3D topography images of samples. However, due to their limited imaging throughput, AFMs have not been widely adopted for large-scale inspection purposes. Researchers have developed high-speed AFM systems to record dynamic process videos in chemical and biological reactions at tens of frames per second, at the cost of a small imaging area of up to several square micrometers. In contrast, inspecting large-scale nanofabricated structures, such as semiconductor wafers, requires nanoscale spatial resolution imaging of a static sample over hundreds of square centimeters with high productivity. Conventional AFMs use a single passive cantilever probe with an optical beam deflection system, which can only collect one pixel at a time during AFM imaging, resulting in low imaging throughput. This work utilizes an array of active cantilevers with embedded piezoresistive sensors and thermomechanical actuators, which allows simultaneous multi-cantilever operation in parallel operation for increased imaging throughput. When combined with large-range nano-positioners and proper control algorithms, each cantilever can be individually controlled to capture multiple AFM images. With data-driven post-processing algorithms, the images can be stitched together, and defect detection can be performed by comparing them to the desired geometry. This paper introduces principles of the custom AFM using the active cantilever arrays, followed by a discussion on practical experiment considerations for inspection applications. Selected example images of silicon calibration grating, highly-oriented pyrolytic graphite, and extreme ultraviolet lithography masks are captured using an array of four active cantilevers (&#34;Quattro&#34;) with a 125 &#181;m tip separation distance. With more engineering integration, this high-throughput, large-scale imaging tool can provide 3D metrological data for extreme ultraviolet (EUV) masks, chemical mechanical planarization (CMP) inspection, failure analysis, displays, thin-film step measurements, roughness measurement dies, and laser-engraved dry gas seal grooves.

تسليط الضوء على المؤلف: مقدمة في الفحص المجهري للقوة الذرية للمسبار النشط مع صفائف ناتئ متوازية Quattro

Large-scale sample inspection with nanoscale resolution has a wide range of applications, especially for nanofabricated semiconductor wafers. Atomic force microscopes can be a great tool for this purpose, but are limited by their imaging speed. This work utilizes parallel active cantilever arrays in AFMs to enable high-throughput and large-scale inspections.

مجهر القوة الذرية للمسبار النشط مع صفائف ناتئة متوازية Quattro لفحص العينات على نطاق واسع عالي الإنتاجية

An Atomic Force Microscope&#160;(AFM) is&#160;a powerful and versatile tool for nanoscale surface studies to capture 3D topography images of samples. ...