The authors sincerely thank the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, the Ontario Ministry of Research and Innovation, and the Canada Foundation for Innovation for funding this study.

1. إعداد زجاجيات والثقافات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل الشروع في هذه التجربة، وإعداد أجار الدم 5٪ الغنم (SBA) لوحات لزراعة هذه الجرثومة. احتضان لوحات SBA لمدة 24 ساعة على 37 درجة مئوية. بعد هذا الوقت، يجب أن تكون واحدة، مستعمرات معزولة جيدا الحالي لاستخدامها في التلقيح اللاحقة في وسائل الإعلام السائلة. متجر يشوبه وحات SBA مع المستعمرات واحد في 4 درجات مئوية لمدة 1 - 2 أشهر. ملاحظة: لوحات أجار الدم الأغنام وتأتي في حزم مسبقة الصنع تحتوي على ما بين 20 - 25 لوحات على أساس الشركة المصنعة، وتتكون عادة من قاعدة أجار الصويا زيتية مع إضافة 5٪ ث / الدم ضد الغنم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جعل 500 مل من مرق الصويا زيتية (TSB) تستكمل مع 1٪ جلوكوز و 0.1٪ كلوريد الصوديوم. بعد هذا، جمع وتنظيف 2 أنابيب الاختبار الزجاجية. إذا الأغطية autoclavable غير متوفرة للأنابيب الاختبار، واستخدام رقائق الألومنيوم بمثابة الغطاء. الأوتوكلاف TSB وأنابيب اختبار مع علبة من 1 مل نصائح ماصة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في إطار مجلس الوزراء السلامة البيولوجية أو بالقرب من الكعك<html> أون الموقد، ماصة 5 مل من قبل تعقيمها TSB في أنابيب الاختبار تعقيمها. كن حذرا لضمان ما يكفي من الوقت وقد أعطيت للسماح للTSB وأنابيب اختبار يبرد إلى درجة حرارة الغرفة. من مجزع سابقا 5٪ SBA لوحة، وتطعيم مستعمرة واحدة في 6 مل TSB مرق. واحد يحتوي على MRSA، وسيتم استخدام أنبوب الاختبار الثاني كعنصر تحكم سلبية لضمان العقم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خذ الملقحة TSB أنابيب الاختبار ووضعها في حاضنة متبادلة لمدة 24 ساعة على 37 درجة مئوية، وعند 200 دورة في الدقيقة. بعد هذا الوقت ينبغي أن يكون النمو الميكروبي واضح في أنبوب الاختبار MRSA في حين لا ينبغي أن النمو قد حدثت في أنبوب اختبار السيطرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأخذ 1 مل من ثقافة 24 ساعة وماصة في 6 مل من TSB الطازجة. احتضان عند 37 درجة مئوية لمدة 6 ساعات في 200 دورة في الدقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ماصة 1 مل من 6 ساعات الثقافة الفرعية في أنبوب 1.5 مل microfuge. أجهزة الطرد المركزي لمدة 3 دقائق في 850 ز س. إزالة طاف واعادة تعليق بيليه في 1 مل من H 2 O. منزوع الأيونات أجهزة الطرد المركزي، وتكرار، وإعادة تعليق. </li></ol>&quot;jove_title&quot;&gt; 2. التنظيف والتلقيح من الفولاذ المقاوم للصدأ والذهب ركائز <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خذ الفولاذ المقاوم للصدأ وعينة الأقراص AFM الذهب (عيار 20 ملم و 10 ملم أقطار التوالي) وتنظيف كل جانب مع 5 مل من H 2 O. منزوع الأيونات عقد الأقراص عينة في اليد المهيمنة مع ملقط واستخدام اليد subdominant لماصة 5 مل على كل جانب من القرص العينة. بعد غسل كلا الجانبين، والأقراص عينة مكان في كوب تحتوي على 20 مل من H 2 O منزوع الأيونات تليها صوتنة لمدة 1 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد استخدام ملقط صوتنة لإزالة الأقراص عينة من الكأس. وضع الأقراص بحيث الهزيل في زاوية 60 درجة ضد حافة لوحة بيتري مفتوحة على منشفة ورقية. استخدام غطاء لوحة بيتري لتغطية الأقراص التجفيف. السماح الأقراص تجف تماما قبل المتابعة. وقت التجفيف يمكن أن تختلف بين 4-8 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الجاف مرة واحدة، واستخدام ملقط لوضع الأقراص العينة إلى لوحة بيتري. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختياريا، functionalize أسطح الأقراص عينة مع أي مادة (على سبيل المثال، الكولاجين، وحمض الهيالورونيك، والفضة نانو جزيئات، وما إلى ذلك). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لهذه التجربة، واستخدام بولي-L-ليسين لمعطف سطح الركيزة. للبولي-L-يسين functionalization، ماصة 200-400 ميكرولتر من 0.1٪ بولي-L-ليسين (في H 2 O) على الأقراص العينة، والسماح احتضان لمدة 1 ساعة في درجة حرارة الغرفة في طبق بتري. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد 1 ساعة، واستخدام ملقط لعقد القرص العينة، وتغسل مع 1 مل من H 2 O. منزوع الأيونات اسمحوا الجافة على مناشف ورقية كما هو موضح في الخطوة 2.2. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خذ 2X غسلها إعادة علقت الخلايا ولوحة 200-400 ميكرولتر على أقراص عينة داخل مجلس الوزراء للسلامة الأحيائية. إذا والمغلفة أقراص عينة مع بولي-L-ليسين، احتضان لمدة 0.5 ساعة في درجة حرارة الغرفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد مرور فترة الحضانة من الخلايا على أقراص عينة، وغسل أقراص عينة بلطف مع 1 مل من H 2 O. منزوع الأيونات السماح الأقراص تجف بين عشية وضحاها قبل التصوير. </li></ol> 3. KPFM التصوير ملاحظة: للحصول على هذه التجربة،استخدام سلسلة اجيلنت 5500 ILM-AFM. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لبدء AFM، بدوره على وحدة الكمبيوتر جنبا إلى جنب مع HEB وMAC III تحكم في AFM ل. برامج التصوير المفتوحة AFM (على سبيل المثال، PicoView اجيلنت). تأكد من تحديد ACAFM أو أيهما تسمية الصحيح هو على AFM للتصوير في وضع متقطعة-الاتصال في البداية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام ملقط AFM في اليد المهيمنة، وعقد مقطع حامل بنابض مفتوحة مع اليد subdominant، ضع ناتئ KPFM إلى أن رئيس من قطعة. كن حذرا عند التعامل مع ونقل AFM رئيس من قطعة إلى AFM كما هذه الوحدة (على الأقل في 5500 ILM-AFM) يحتوي على وحدة بيزو الكريستال الهشة التي تسيطر X، Y، Z وdirectionalities المسح. ملاحظة: الكابولي KPFM المستخدمة في هذه الحالة كانت Mikromasch موصل DPE (منخفضة الضوضاء) الكابولي مع متوسط ​​الترددات الرنانة من 80 كيلو هرتز والربيع ثوابت 2.7 N / م. وقد تم اختيار الكابولي مع هذه الترددات الرنانة والثوابت الربيع نظرا لسهولة استخدامها.ويمكن أيضا الكابولي مع ثوابت الربيع اكبر والترددات الرنانة أعلى أن تستخدم للتصوير. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل بعناية رأس من قطعة إلى AFM وربط الأسلاك المناسبة (في هذه الحالة تحتاج اثنين من الأسلاك ليكون في صوم: ضوء الليزر ومرحلة رفع السيارات). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> محاذاة الليزر على غيض من ناتئ. بعض وحدات تحتوي على وظائف الكاميرا التي تسمح للمحاذاة أسهل. إذا وظائف الكاميرا ليست موجودة على AFM، محاذاة على طرف ناتئ كما هو موضح بعد ذلك: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تناوب على مقبض الباب في اتجاه عقارب الساعة الجبهة إلى الخلف لتحريك الليزر فاق رقاقة ناتئ. عندما يصل ليزر رقاقة سيتم حظره ولن تكون مرئية. تتحول فقط على مقبض عدة مرات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تناوب على مقبض الباب الجبهة إلى الخلف عكس اتجاه عقارب الساعة حتى يظهر بقعة الليزر. الليزر هو الآن على حافة رقاقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تناوب على مقبض الباب من اليسار إلى اليمين لوضع الليزر على ناتئ. كما يمر الليزر على ناتئ وسوف تختفي وتعود الى الظهور طن تعاقب سريع. يجب أن يكون بقعة الليزر مرئية في غطاء زجاج بلوري حيث وحدة الثنائي الضوئي سيجلس في وقت لاحق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أدر مفتاح الأمامي إلى الخلف عكس اتجاه عقارب الساعة لتحريك بقعة أسفل ناتئ نحو الطرف حتى بقعة على زجاج بلوري يختفي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحويل إلى الوراء في اتجاه عقارب الساعة مقبض الباب الأمامي قليلا فقط من أجل وضع الليزر بحيث يجلس فقط على طرف ناتئ. سوف بقعة الليزر الظهور على زجاج بلوري. ملاحظة: هذا هو الأسلوب تحديد المواقع ليزر لالكابولي الغوص متنها. لالكابولي الثلاثي، وعملية المواءمة تختلف قليلا. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة يتم محاذاة الليزر، وعقد المحرك مرحلة رفع في موقف &quot;فتح&quot; لمدة 10 ثانية لضمان مساحة كافية بين ناتئ والعينة عند إرفاق العينة إلى AFM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع العينة على مرحلة عينة KPFM. الأرض العينة باستخدام الأسلاك النحاسية. ربط الأسلاك المناسبة من AFM إلى مرحلة العينة. ربط الصورةالمئوية إلى AFM. في معظم الحالات يتم عقد المرحلة في مكانها باستخدام المغناطيس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في البرنامج AFM، ضبط ناتئ ثم يبدأ نهج من طرف ناتئ للعينة. ضمان تسوية الوقت الذي وضعت في ما لا يزيد عن 10 ميللي ثانية، وهذا النهج بسرعة لا تتجاوز 2.0 ميكرون / ثانية من أجل تجنب الضرر طرف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة طرف ناتئ على سطح العينة، حدد حجم إطار التصوير ومنطقة التصوير المثالي. تحسين المكاسب الأول وP جنبا إلى جنب مع نقطة مجموعة ناتئ بحيث يتم تحسين التصوير الطوبوغرافي. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة هو الأمثل التصوير الطوبوغرافي، بدوره على وحدة KPFM (إما FM أو AM اسطة؛ هنا، استخدام وضع FM). وتجدر الإشارة إلى أن KPFM التصوير هو صعبة للغاية خارج من 5 ميكرون × 5 ميكرون نافذة التصوير. أيضا، لتصوير KPFM الأمثل، واستخدام دقة 512 × 512 مع السرعات البطيئة المسح الضوئي (0،02-0،05 خطوط / ثانية). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لإعدادات FM-KPFM (لا ACAFM إعدادات)، تعيين محرك الأقراص في المئة بين 5-10٪. تعيين الاب ناتئequency بين 1-5 كيلو هرتز مع عرض النطاق الترددي من 2 كيلو هرتز. تعيين الأول والمكاسب P للحصول على الضبط FM-KPFM إلى 0.3٪. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تختلف عرض النطاق الترددي إشارة وأنا والمكاسب P بين الأسطح العينة. لتحسين التصوير SP، مما زاد من ضبط عرض النطاق الترددي إشارة وأنا والمكاسب P للحصول على صور مثالية. النطاق الموصى به من مكاسب أنا وP هم 0،22-0،35٪. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عملية جمع وتحليل الصور KPFM باستخدام ما بعد الصورة برامج معالجة لجمع البيانات SP. </li></ol>

<ol>
	<li>Seth, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+modeling+of+biofilm-infected+wounds:+a+review.">In vivo modeling of biofilm-infected wounds: a review.</a> J. Surg. Research. 178 (1), 330-338 (2012).</li><li>Wolcott, R. D., Ehrlich, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilms+and+chronic+infections.">Biofilms and chronic infections.</a> JAMA. 299 (22), 2682-2684 (2008).</li><li>Hoiby, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+clinical+impact+of+bacterial+biofilms.">The clinical impact of bacterial biofilms.</a> Micro. Infect. 3 (2), 55-65 (2011).</li><li>Zhang, W., Hughes, J., Chen, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impacts+of+hematite+nanoparticle+exposure+on+biomechanical,+adhesive,+and+surface+electrical+properties+of+E.+coli+cells.">Impacts of hematite nanoparticle exposure on biomechanical, adhesive, and surface electrical properties of E. coli cells.</a> Appl. Environ. Microbiol. 78 (11), 3905-3915 (2012).</li><li>Lorite, G. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+physicochemical+properties+at+the+micro+and+nano+length+scales:+role+on+bacterial+adhesion+and+Xylella+fastidiosa+biofilm+development.">Surface physicochemical properties at the micro and nano length scales: role on bacterial adhesion and Xylella fastidiosa biofilm development.</a> PLoS One. 8 (9), (2013).</li><li>Lee, I., Chung, E., Kweon, H., Yiacoumi, S., Tsouris, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+surface+potential+microscopy+of+spore+adhesion+on+surfaces.">Scanning surface potential microscopy of spore adhesion on surfaces.</a> Coll. Surf. Biointer. 92, 271-276 (2012).</li><li>Tsai, C., Hung, H., Liu, C., Chen, Y., Pan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+plasma+membrane+surface+potential+of+PC12+cells+as+measured+by+Kelvin+probe+force+microscopy.">Changes in plasma membrane surface potential of PC12 cells as measured by Kelvin probe force microscopy.</a> PLoS One. 7 (4), (2012).</li><li>Jucker, B. A., Harms, H., Zehnder, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adhesion+of+the+positively+charged+bacterium+Strenotrophomonas+(Xanthomonas)+maltophilia+70401+to+glass+and+Teflon.">Adhesion of the positively charged bacterium Strenotrophomonas (Xanthomonas) maltophilia 70401 to glass and Teflon.</a> J. Bacteriology. 178 (18), 5472-5479 (1996).</li><li>Soon, R. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+surface+charge+of+colistin-susceptible+and+-resistant+Acinetobacter+baumannii+cells+measured+with+zeta+potential+as+a+function+of+growth+phase+and+colistin+treatment.">Different surface charge of colistin-susceptible and -resistant Acinetobacter baumannii cells measured with zeta potential as a function of growth phase and colistin treatment.</a> J. Anti. Chemo. 66, 126-133 (2011).</li><li>Tariq, M., Bruijs, C., Kok, J., Krom, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Link+between+culture+zeta+potential+homogeneity+and+Ebp+in+Enterococcus+faecalis.">Link between culture zeta potential homogeneity and Ebp in Enterococcus faecalis.</a> Appl. Environ. Microbiol. 78 (7), 2282-2288 (2012).</li><li>Ayala-Torres, C., Hernandez, N., Galeano, A., Novoa-Aponte, L., Soto, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zeta+potential+as+a+measure+of+the+surface+charge+of+mycobacterial+cells.">Zeta potential as a measure of the surface charge of mycobacterial cells.</a> Ann Microbiol. , (2013).</li><li>Allison, D. P., Mortensen, N. P., Sullivan, C. J., Doktycz, M. J. <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+of+biological+samples.">Atomic force microscopy of biological samples.</a> Nanomed. Nanobiotech. 2 (6), 613-634 (2010).</li><li>Lindsay, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+tunneling+microscopy+and+atomic+force+microscopy+studies+of+biomaterials+at+a+liquid-solid+interface.">Scanning tunneling microscopy and atomic force microscopy studies of biomaterials at a liquid-solid interface.</a> J. Vac. Sci. Technol. 11 (4), 808-815 (1993).</li><li>Moores, B., Hane, F., Eng, L., Leonenko, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kelvin+probe+force+microscopy+in+application+to+biomolecular+films:+frequency+modulation,+amplitude+modulation,+and+lift+mode.">Kelvin probe force microscopy in application to biomolecular films: frequency modulation, amplitude modulation, and lift mode.</a> Ultramicroscopy. 110 (6), 708-711 (2010).</li><li>Melitz, W., Shen, J., Kummel, A. C., Kelvin Lee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=probe+force+microscopy+and+its+application.">probe force microscopy and its application.</a> Surf. Sci. Reports. 66 (1), 1-27 (2011).</li><li>Loppacher, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FM+demodulated+Kelvin+probe+force+microscopy+for+surface+photovoltage+tracking.">FM demodulated Kelvin probe force microscopy for surface photovoltage tracking.</a> Nanotechnology. 16 (3), (2005).</li><li>Domanski, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kelvin+probe+force+microscopy+in+nonpolar+liquids.">Kelvin probe force microscopy in nonpolar liquids.</a> Langmuir. 28 (39), 13892-13899 (2012).</li><li>Collins, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual+harmonic+Kelvin+probe+force+microscopy+at+the+graphene-liquid+interface.">Dual harmonic Kelvin probe force microscopy at the graphene-liquid interface.</a> Appl. Phys. Letters. 104 (13), 133103 (2014).</li><li>Kobayashi, N., Asakawa, H., Fukuma, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+potential+measurements+in+liquid+by+frequency+modulation+atomic+force+microscopy.">Nanoscale potential measurements in liquid by frequency modulation atomic force microscopy.</a> Rev. Sci. Instru. 81, (2010).</li><li>Collins, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+charge+screening+dynamics+and+electrochemical+processes+at+the+solid-liquid+interface+with+electrochemical+force+microscopy.">Probing charge screening dynamics and electrochemical processes at the solid-liquid interface with electrochemical force microscopy.</a> Nature Comm. 5, 2871 (2014).</li><li>Pastar, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interactions+of+methicillin+resistant+Staphylococcus+aureus+USA300+and+Pseudomonas+aeruginosa+in+polymicrobial+wound+infection.">Interactions of methicillin resistant Staphylococcus aureus USA300 and Pseudomonas aeruginosa in polymicrobial wound infection.</a> PLoS One. 8 (2), (2013).</li><li>Brien, D. J., Gould, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+vancomycin+have+a+future+in+the+treatment+of+skin+infections.">Does vancomycin have a future in the treatment of skin infections.</a> Cur. Opin. Infec. Diseas. 27 (2), 146-154 (2014).</li><li>Wang, P., Kinraide, T. B., Zhou, D., Kopittke, P. M., Peijnenburg, W. J. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma+membrane+surface+potential:+dual+effects+upon+ion+uptake+and.">Plasma membrane surface potential: dual effects upon ion uptake and.</a> 155 (2), 808-820 (2011).</li><li>Gross, M., Cramton, S. E., Gotz, F., Peschel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Key+role+of+teichoic+acid+net+charge+in+Staphylococcus+aureus+colonization+of+artificial+surfaces.">Key role of teichoic acid net charge in Staphylococcus aureus colonization of artificial surfaces.</a> Infect. Immun. 69 (5), 3423-3426 (2001).</li><li>Sinensky, A. M., Belcher, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-free+and+high-resolution+protein/DNA+nanoarray+analysis+using+Kelvin+probe+force+microscopy.">Label-free and high-resolution protein/DNA nanoarray analysis using Kelvin probe force microscopy.</a> Nat. Nanotechnol. 2, 653-659 (2007).</li><li>Park, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-molecule+recognition+of+biomolecular+interaction+via+kelvin+probe+force+microscopy.">Single-molecule recognition of biomolecular interaction via kelvin probe force microscopy.</a> ACS Nano. 5 (9), 6981-6990 (2011).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

كان يعمل KPFM كتقنية جديدة للحصول على بيانات الكهربائية السطح. وعادة قد تستخدم كوسيلة من وسائل لدراسة توزيع تهمة في الكيمياء وبدأت مؤخرا فقط ليتم تطبيقها لدراسة النظم البيولوجية على المتناهية الصغر والمقاييس نانو. من البيانات التي تم جمعها وجدنا أن الميكروبات لا يبدو...

الأغشية الحيوية المنتجة على أسطح المعدات والجروح الجلدية تمثل مشكلة للصناعة الطبية والأغشية الحيوية هي المتمردة لإزالة ويمكن أن تؤدي إلى زيادة معدلات انتقال المرض ومقاومة مضادات الميكروبات. المرفق هو الخطوة الأولى في تشكيل بيوفيلم وهي الخطوة الأكثر أهمية بسبب عكس لها 1-3. خصائص سطح الركيزة تلعب دورا حاسما في مرفق الميكروبي. وقد تبين أن عوامل مثل صلابة السطح، المسامية، خشونة، وللا مائية لإحداث مرفق الميكروبي. ومع ذلك، فقد تم القيام به القليل من البحث دراسة دور إمكانات سطح الركيزة (SP) على التصاق الميكروبات 4،5. الأسطح المشحونة سلبا منع المرفق من الجراثيم العصوية باسيلوس لالميكا، السيليكون، والذهب 6. تغيرات في غشاء المحتملة الخلوية هي تشير لتغييرات في مرفق الخلوي والحركة 5،7. وقد لوحظ أن هوم كهربائياالسطوح ogeneous تعزيز بسهولة أكبر الميكروبية التصاق 5. يمكن أن تميز إمكانات سطح البكتيريا على مقياس النانو توفير وسيلة جديدة لفهم حركية التصاق البكتيريا إلى مختلف الأسطح، وبالتالي يمكن أن تساعد في تطوير استراتيجيات مكافحة biofouling. وعلى عكس الطرق الأخرى المستخدمة لوصف حركية الكهربائية من البكتيريا، مثل تشتت الضوء الكهربي، وإمكانات زيتا، وتحديد نقطة تساوي الكهربائية، كلفن التحقيق قوة المجهر (KPFM) يسمح لفحص الخلايا الفردية بدلا من الثقافات كلها 8-11. وهذا مفيد عند الرغبة في مقارنة خلية خلية أو بيوفيلم الخصائص الكهربائية بدقة عالية ودقة. KPFM هو وحدة من مجهر القوة الذرية (AFM). وقد وضعت AFM كنتيجة مباشرة للمجهر المسح النفقي (STM) 12. وقد أجريت هذه الصور نشرت لأول مرة باستخدام STM من قبل جيرد بينيج وهاينريش Rorhrer في عام 1982 12 </suP&gt;. كان اختراعهم قادرة على حل هياكل ذرية بواسطة النقطية مسح طرف موصل حاد على سطح موصل في الهواء. الآثار المترتبة على تحقيق صور عالية الدقة متحمس علماء الأحياء الذين حاولوا بسرعة لاستخدام STM لعينات صورة المجففة من الحمض النووي والبروتينات، والفيروسات 12. ويمكن أيضا أن يتم STM في السوائل باستخدام نصائح التحقيق المتخصصة 13. وقد تبين ذلك من خلال ليندساي وآخرون، الذين استخدموا STM وAFM إلى صورة جزيئات الحمض النووي في 10 ملي HClO 4 و في الماء، على أقطاب الذهب 13. وقد تجلى KPFM في تحديد إمكانات سطح DNA والبروتين تحليل 25 والجزيئات الحيوية التفاعل مع بروابط 26. KPFM تعمل عن طريق قياس اتصال فرق الجهد (CPD) بين AFM موصل طرف ناتئ وعينة موصل مثالي (الشكل 1، ط) 14،15. عينات لا يتعين بالضرورة أن يكون موصل (أي sampl البيولوجيالخانات). يمكن أن يتم التصوير بها على الميكا، والزجاج، والسطوح السيليكون (غير موصل) طالما سطح غير موصل رقيقة، وهناك مادة موصلة الكامنة 6،7. وثيقة البرنامج القطري ما يعادل سطح المحتملين الجهد ويمكن وصفها بأنها الفرق في وظائف العمل بين طرف (φ طرف) وعينة (عينة φ)، مقسوما على شحنة الإلكترون السالب (- ه). عندما يتم إحضارها تلميح AFM موصل على مقربة من سطح العينة (مفصولة المسافة د)، يتم إنشاء القوة الكهروستاتيكية (عناوين F) وذلك بسبب الفرق في الطاقات فيرمي (الشكل 1، والثاني، أ) 15. في هذه المرحلة، والطاقات فراغ من طرف وعينة (E ت) هي في حالة توازن والانحياز. على جلب غيض أقرب إلى سطح العينة، وغيض وعينة سطح تتلامس الكهربائية والتصرف كما المكثفات لوحة موازية (الشكل 1، والثاني، ب </stronز&gt;) 14،15. في هذه النقطة، والطاقات فيرمي من طرف وعينة السطح تصبح الانحياز، التوصل إلى توازن الحالة المستقرة (الشكل 1، والثاني، ب). وستحمل سطح طرف وعينة وسوف تشكل CPD V بسبب وجود اختلاف في E ضد الصورة والعمل وظائف. A F فاق أفعال على منطقة الاتصال الكهربائية بسبب CPD V تشكيلها. وألغى هذه القوة في وقت لاحق من خلال تطبيق على DC V الخارجية إلى طرف له نفس الحجم مثل CPD V شكلت (الشكل 1، والثاني، ج). هذا تطبيق DC الجهد يلغي تهمة السطحية في مجال الاتصال الكهربائية، ومقدار V DC ضرورية للقضاء على وفاق F من V CPD يساوي الفرق في وظائف العمل بين ساmple السطحية وطرف 15. وتجدر الإشارة إلى أن وظيفة عمل من طرف معروفة وتقديمها من قبل الشركات المصنعة. في جميع وسائل KPFM، وهو الجهد AC (V AC، ما يقرب من 100-500 فولت) يتم تطبيق أيضا إلى طرف من أجل توليد القوى الكهربائية تتأرجح بين طرف والعينة 14. وهذا يوفر أفضل قرار عند قياس التغيرات في V CPD و / أو وفاق F. في هذا الصدد، والتغيرات في التردد أو السعة من التذبذب الكهربائية يمكن تصحيحها عن طريق V DC، وسطح يمكن إنشاء الخرائط المحتملة. بيانات من مناطق محددة من هذه الخرائط يمكن تحليلها لتوفير المعلومات حول الميزات الكهربائية الطبوغرافية محددة. KPFM يمكن تشغيلها في ثلاثة أوضاع: (1) وضع المصعد، (2) تعديل السعة (AM) واسطة، و (3) تضمين التردد (FM) واسطة 14،16. كان وضع ارفع المؤتمر الوطني العراقي الأوليarnation من KPFM. يعتمد وضع رفع على طريقة بتمريرين التي يتم سحب تلميح تأرجحت عبر السطح للحصول على صورة الطبوغرافية. للمسار الثاني يتم رفع رأس مسافة محددة مسبقا فوق العينة (10-100 نانومتر) ومسحها العودة عبر نفس المنطقة. ونتيجة لهذا الأسلوب تمرير اثنين، ووضع المصعد، مقارنة صباحا و وFM-KPFM، ويأخذ وقتا أطول لاكتساب صورة. رفع طرف بعيدا عن سطح يضمن أن يتم قياس طويلة المدى فقط F وفاق. أيضا، يتم فصله عبر الحديث بين التضاريس والسطح قياسات المحتملة على حساب زيادة قرار الجانبي والحساسية. AM-KPFM يحسن قرار الجانبي والحساسية باستخدام الترددات المزدوجة في وقت واحد لقياس تضاريس العينة وإمكانات السطحية (واحدة تمر مسح) 14. في AM النمط، تراوح ناتئ ميكانيكيا، عموما 5٪ أقل من الأول ترددها الرنانة (و 0)، وتأرجحت كهربائيا (رhrough لV AC) في ترددها الثاني الرنانة (و 1). التغيرات في اتساع و 0 تؤدي إلى توليد البيانات الطبوغرافية، في حين أن التغيرات في اتساع و 1، نتيجة للتغيرات في وفاق F وV CPD، وإعطاء بيانات القياس المحتملة السطح. و 0 و 1 و للناتئ تكون مفصولة الترددات والطاقات الكبيرة التي تشير إلى أدنى حد ممكن عبر الحديث 14. مربع الالكترونيات رئيس (عب) من AFM يفصل من الإشارات اثنين لإعطاء كلا الطوبوغرافية والسطحية البيانات المحتملة في وقت واحد في مسح واحد. FM-KPFM يحسن قرار أبعد من AM-KPFM على الأسطح البيولوجية 14. FM-KPFM يعمل بشكل مختلف عن AM-KPFM في أنه يقيس التغيرات في التدرجات القوة الكهروستاتيكية بدلا من القوة الكهروستاتيكية (عناوين F) 15. مثل AM اسطة، ووضع FM يستخدم الترددات المزدوجة وسينغلتمريرة الإلكترونية آلية المسح الضوئي للحصول على الطبوغرافية والسطحية البيانات المحتملة في وقت واحد 14. في وضع FM، وتأرجحت ناتئ ميكانيكيا في f 0 وتأرجحت كهربائيا في التردد المنخفض المعدلة (و وزارة الدفاع، وعادة 1-5 كيلو هرتز). على التفاعلات كهرباء، و 0 و F مزيج زارة الدفاع لإنتاج أشرطة جانبية و و 0 ± وزارة الدفاع. هذه sidebands حساسة جدا للتغيرات في القوة الكهروستاتيكية، ويمكن فصلها عن و 0 إلى HEB على AFM ل. منذ FM-KPFM يقيس التغيرات في التدرجات القوة الكهروستاتيكية، نصائح على شكل ذروتها ولها صيانة / سلامة تلعب دورا حاسما في السطح الكلي قرار محتمل 14 و 15. السطحية قرار محتمل باستخدام AM وسائط FM هي في حدود 1 نانومتر أفقيا 14 -16. وتجدر الإشارة إلى أن KPFM التصوير يمكن القيام به في السوائل غير القطبية، وأكثر من ذلك في الآونة الأخيرة، وقد تبين مما ينبغي عمله في (&lt;10 ملم) السوائل القطبية منخفضة الأيونية (فيوسائط KPFM حلقة مفتوحة والتي لا تتطلب ردود الفعل التحيز، مما يغني عن تطبيق التحيز DC) مثل المياه MilliQ. ومع ذلك، لم يتم بعد القيام KPFM التصوير على الخلايا الحية في حلول القطبية 17-20. التحديات الإضافية المرتبطة التصوير SP في السائل هو أن الحلول التي تستخدم عادة للخلايا الحفاظ على (أي الفوسفات مخزنة المالحة) لديها تركيزات عالية من الأيونات النقالة، والتي من شأنها أن تؤدي إلى ردود فعل Faradaic، وديناميات تهمة الناجم عن التحيز، والأيونات نشر / إعادة توزيع 20. وهكذا، على هذه التجربة، وقد أخذت مقاييس من خلايا MRSA المجففة والميتة على أسطح بين functionalized الفولاذ المقاوم للصدأ والذهب بولي-L-يسين في ظل الظروف المحيطة. يمكن أن يتم التصوير في ظروف الهواء أو الفراغ على العينات البيولوجية التي تم سابقا المجففة أو يجمد على السطوح 20. وقد تبين أيضا أن تؤثر الظروف الرطبة التصوير KPFM الأسطح 6. في هذه الدراسة، قمنا بتوظيف FM-KPFMوAFM إلى دراسة دور SP على المرفق المقاومة للميثيسيلين المكورات العنقودية الذهبية USA100 (MRSA) إلى السطوح بين functionalized بولي-L-يسين الفولاذ المقاوم للصدأ والذهب. هذه الجرثومة قد اثار مؤخرا وضعية متعددة والمقاومة للعقاقير (MDR) &quot;بكتيريا&quot; بسبب مقاومته اختيار طبيعي لكثير من المضادات الحيوية β لاكتام والسيفالوسبورين 21. التهابات MRSA هي الآن أكثر تحديا، صعبة، وهائلة لعلاج، مما أدى إلى استخدام مضادات الميكروبات أقسى مثل فانكومايسين أو oxazolidinones التي لديها مستويات سمية أعلى في البشر، وبالتالي لا يمكن استخدامها في العلاجات طويلة الأجل 22. وقد تم اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ نظرا لأهميتها الطبية والاستخدام المشترك كمادة في إبر الحقن، مدفئة السرير، مقابض الأبواب، والمصارف، وما إلى ذلك كان يستخدم الذهب كمعدن المقارن. استخدمت FM-KPFM لفحص إذا تغير الميكروبية غشاء SP على التعلق ركائز.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Name of Reagent/ Equipment</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">5500ILM Atomic Force Microscope</td>
			<td style="width:71px;">Agilent Technologies</td>
			<td style="width:119px;">#N9435S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">AFM/STM Metal Specimen Discs</td>
			<td style="width:71px;">TED PELLA, INC.</td>
			<td style="width:119px;">#16219</td>
			<td>Stainless steel sample discs</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">DPE (Low-Noise) Conductive SPM Probes</td>
			<td style="width:71px;">Mikromasch</td>
			<td style="width:119px;">#HQ:DPE-XSC11</td>
			<td>There are 4 Pt-coated cantilevers per chip.&#160; We utilized cantilever B for experiments.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">PELCO Gold Coated AFM/STM Metal Specimen Discs</td>
			<td style="width:71px;">TED PELLA, INC.</td>
			<td style="width:119px;">#16218-G</td>
			<td>Gold sample discs</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">PicoView Software</td>
			<td style="width:71px;">Agilent Technologies</td>
			<td style="width:119px;">#N9797B</td>
			<td>5500ILM Atomic Force Microscope imaging software</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Pico Image Software (Pico Image Basic)</td>
			<td style="width:71px;">Agilent Technologies</td>
			<td style="width:119px;">#N9797AU-1FP</td>
			<td>5500 ILM Atomic Force Microscope post-image processing software</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Scilogex D3024 High Speed Micro-Centrifuge</td>
			<td style="width:71px;">Thomas Scientific</td>
			<td style="width:119px;">#91201513</td>
			<td>Centrifuge used in cell-washing steps to separate cells (pellet) from media</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Trypticase Soy Agar with 5% Sheep Blood</td>
			<td style="width:71px;">BD</td>
			<td style="width:119px;">#221261</td>
			<td>Pre-made plates</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tryptic Soy Broth</td>
			<td style="width:71px;">BD</td>
			<td style="width:119px;">#257107</td>
			<td>Comes as a dry powder.&#160; Instruction on how to make come on the container.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

surface potential measurement of bacteria using kelvin probe force microscopy

إمكانات سطح هي الخصائص الجسدية يغفل عادة أن يلعب دورا مهيمنا في التصاق الميكروبات إلى الركيزة الأسطح. كلفن القوة التحقيق المجهري (KPFM) هو وحدة من مجهر القوة الذرية (AFM) الذي يقيس فرق الجهد الاتصال بين السطوح في مقياس النانو. مزيج من KPFM مع AFM يسمح للجيل في وقت واحد من إمكانات السطحية والخرائط الطوبوغرافية من العينات البيولوجية مثل الخلايا البكتيرية. هنا، ونحن توظيف KPFM لدراسة الآثار المحتملة على سطح التصاق الميكروبات على الأسطح ذات الصلة طبيا مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والذهب. كشفت سطح خرائط المحتملة الاختلافات في إمكانية السطح لالأغشية الميكروبية على ركائز مواد مختلفة. تم إنشاء رسم بياني خطوة الارتفاع لإظهار الفرق في الإمكانيات السطح في منطقة الحدود بين سطح الركيزة والكائنات الحية الدقيقة. وقد تم ربط التغيرات في الخلوية إمكانات سطح الغشاء مع التغييرالصورة في الأيض الخلوي والحركة. ولذلك، KPFM يمثل أداة قوية التي يمكن استخدامها لدراسة التغيرات في الميكروبية إمكانات سطح الغشاء على الانضمام إلى السطوح المختلفة الركيزة. في هذه الدراسة، ونحن لشرح إجراءات لتوصيف إمكانات سطح الخلايا الفردية المقاومة للميثيسيلين المكورات العنقودية الذهبية USA100 على الفولاذ المقاوم للصدأ والذهب باستخدام KPFM.

القدرة على قياس SP باستخدام KPFM تعتمد على مبدأ أن كلا من سطح العينة وناتئ طرف وموصل إلى حد ما. الفولاذ المقاوم للصدأ والذهب تصرف الأسطح الموصلة على النحو الذي كانت تعلق MRSA. واتخذت صورة KPFM من 15 خلايا MRSA على كل الأسطح مع 512 × 512 القرارات، ومع المناطق المسح تتراوح بين 5 × 5 ميك?...

Watch this Scientific Journal Video about Surface Potential Measurement of Bacteria Using Kelvin Probe Force Microscopy at JoVE.com

Surface Potential Measurement of Bacteria Using Kelvin Probe Force Microscopy

Here, we present a protocol explaining the use of Kelvin probe force microscopy as a tool for generating high resolution nano-scale surface potential maps. This tool was applied to assess the role of surface potential on the binding capacity of microorganisms to substrate surfaces.

سطح القياس المحتمل للبكتيريا عن طريق كلفن التحقيق قوة المجهر

Surface potential is a commonly overlooked physical characteristic that plays a dominant role in the adhesion of microorganisms to substrate surfaces. ...

surface-potential-measurement-bacteria-using-kelvin-probe-force

Research

JoVE Journal

Bioengineering

21.6K Views.  University of Guelph. Here, we present a protocol explaining the use of Kelvin probe force microscopy as a tool for generating high resolution nano-scale surface potential maps. This tool was applied to assess the role of surface potential on the binding capacity of microorganisms to substrate surfaces. 

Video: Surface Potential Measurement of Bacteria Using Kelvin Probe Force Microscopy

Measurement of Bioelectric Current with a Vibrating Probe

Electric fields, generated by active transport of ions, are present in many biological systems and often serve important functions in tissues and organs. For example, they play an important role in directing cell migration during wound healing. Here we describe the manufacture and use of ultrasensitive vibrating probes for measuring extracellular electric currents. The probe is an insulated, sharpened metal wire with a small platinum-black tip (30-35 &mu;m), which can detect ionic currents in the &mu;A/cm2 range in physiological saline. The probe is vibrated at about 200 Hz by a piezoelectric bender. In the presence of an ionic current, the probe detects a voltage difference between the extremes of its movement. A lock-in amplifier filters out extraneous noise by locking on to the probe's frequency of vibration. Data are recorded onto computer. The probe is calibrated at the start and end of experiments in appropriate saline, using a chamber which applies a current of exactly 1.5 &mu;A/cm2. We describe how to make the probes, set up the system and calibrate. We also demonstrate the technique of cornea measurement, and show some representative results from different specimens (cornea, skin, brain).

The manufacture, calibration and use of non-invasive vibrating probes to measure bioelectric current in various biological systems is described.

قياس الحالية Bioelectric مع التحقيق الذي تجريه بالاهتزاز

Electric fields, generated by active transport of ions, are present in many biological systems and often serve important functions in tissues and organs. ...

Measurement of Aggregate Cohesion by Tissue Surface Tensiometry

Rigorous measurement of intercellular binding energy can only be made using methods grounded in thermodynamic principles in systems at equilibrium. We have developed tissue surface tensiometry (TST) specifically to measure the surface free energy of interaction between cells. The biophysical concepts underlying TST have been previously described in detail1,2. The method is based on the observation that mutually cohesive cells, if maintained in shaking culture, will spontaneously assemble into clusters. Over time, these clusters will round up to form spheres. This rounding-up behavior mimics the behavior characteristic of liquid systems. Intercellular binding energy is measured by compressing spherical aggregates between parallel plates in a custom-designed tissue surface tensiometer. The same mathematical equation used to measure the surface tension of a liquid droplet is used to measure surface tension of 3D tissue-like spherical aggregates. The cellular equivalent of liquid surface tension is intercellular binding energy, or more generally, tissue cohesivity. Previous studies from our laboratory have shown that tissue surface tension (1) predicts how two groups of embryonic cells will interact with one another1-5, (2) can strongly influence the ability of tissues to interact with biomaterials6, (3) can be altered not only through direct manipulation of cadherin-based intercellular cohesion7, but also by manipulation of key ECM molecules such as FN8-11 and 4) correlates with invasive potential of lung cancer12, fibrosarcoma13, brain tumor14 and prostate tumor cell lines15. In this article we will describe the apparatus, detail the steps required to generate spheroids, to load the spheroids into the tensiometer chamber, to initiate aggregate compression, and to analyze and validate the tissue surface tension measurements generated.

We describe a method of measuring binding energy, expressible as tissue surface tension, between cells within 3D tissue-like aggregates. Differences in tissue surface tension have been demonstrated to correlate with invasiveness of lung, muscle, and brain tumors, and are fundamental determinants of establishing spatial relationships between different cell types.

قياس التماسك الحصى بواسطة Tensiometry الأنسجة السطحية

Rigorous measurement of intercellular binding energy can only be made using methods grounded in thermodynamic principles in systems at equilibrium.  We ...

Visualization of Recombinant DNA and Protein Complexes Using Atomic Force Microscopy

Atomic force microscopy (AFM) allows for the visualizing of individual proteins, DNA molecules, protein-protein complexes, and DNA-protein complexes. On the end of the microscope's cantilever is a nano-scale probe, which traverses image areas ranging from nanometers to micrometers, measuring the elevation of macromolecules resting on the substrate surface at any given point. Electrostatic forces cause proteins, lipids, and nucleic acids to loosely attach to the substrate in random orientations and permit imaging. The generated data resemble a topographical map, where the macromolecules resolve as three-dimensional particles of discrete sizes (Figure 1) 1,2. Tapping mode AFM involves the repeated oscillation of the cantilever, which permits imaging of relatively soft biomaterials such as DNA and proteins. One of the notable benefits of AFM over other nanoscale microscopy techniques is its relative adaptability to visualize individual proteins and macromolecular complexes in aqueous buffers, including near-physiologic buffered conditions, in real-time, and without staining or coating the sample to be imaged. 
The method presented here describes the imaging of DNA and an immunoadsorbed transcription factor (i.e. the glucocorticoid receptor, GR) in buffered solution (Figure 2). Immunoadsorbed proteins and protein complexes can be separated from the immunoadsorbing antibody-bead pellet by competition with the antibody epitope and then imaged (Figure 2A). This allows for biochemical manipulation of the biomolecules of interest prior to imaging. Once purified, DNA and proteins can be mixed and the resultant interacting complex can be imaged as well. Binding of DNA to mica requires a divalent cation 3,such as Ni2+ or Mg2+, which can be added to sample buffers yet maintain protein activity. Using a similar approach, AFM has been utilized to visualize individual enzymes, including RNA polymerase 4 and a repair enzyme 5, bound to individual DNA strands. These experiments provide significant insight into the protein-protein and DNA-protein biophysical interactions taking place at the molecular level. Imaging individual macromolecular particles with AFM can be useful for determining particle homogeneity and for identifying the physical arrangement of constituent components of the imaged particles. While the present method was developed for visualization of GR-chaperone protein complexes 1,2 and DNA strands to which the GR can bind, it can be applied broadly to imaging DNA and protein samples from a variety of sources.

A tapping mode atomic force microscope (AFM) method for the visualization of plasmid DNA, cytoplasmic proteins, and DNA-protein complexes is described. The method includes alternate approaches for preparing samples for AFM imaging following biochemical manipulation. DNA containing specific protein interacting regions are observed in near-physiologic buffer conditions.

التصور من الحمض النووي المؤتلف والمجمعات البروتين باستخدام الميكروسكوب القوة الذرية

Atomic force microscopy (AFM) allows for the visualizing of individual proteins, DNA molecules, protein-protein complexes, and DNA-protein complexes. On ...

Biosensor for Detection of Antibiotic Resistant Staphylococcus Bacteria

A structurally transformed lytic bacteriophage having a broad host range of Staphylococcus aureus strains and a penicillin-binding protein (PBP 2a) antibody conjugated latex beads have been utilized to create a biosensor designed for discrimination of methicillin resistant (MRSA) and sensitive (MSSA) S. aureus species 1,2. The lytic phages have been converted into phage spheroids by contact with water-chloroform interface. Phage spheroid monolayers have been moved onto a biosensor surface by Langmuir-Blodgett (LB) technique 3. The created biosensors have been examined by a quartz crystal microbalance with dissipation tracking (QCM-D) to evaluate bacteria-phage interactions. Bacteria-spheroid interactions led to reduced resonance frequency and a rise in dissipation energy for both MRSA and MSSA strains. After the bacterial binding, these sensors have been further exposed to the penicillin-binding protein antibody latex beads. Sensors analyzed with MRSA responded to PBP 2a antibody beads; although sensors inspected with MSSA gave no response. This experimental distinction determines an unambiguous discrimination between methicillin resistant and sensitive S. aureus strains. Equally bound and unbound bacteriophages suppress bacterial growth on surfaces and in water suspensions. Once lytic phages are changed into spheroids, they retain their strong lytic activity and show high bacterial capture capability. The phage and phage spheroids can be utilized for testing and sterilization of antibiotic resistant microorganisms. Other applications may include use in bacteriophage therapy and antimicrobial surfaces.

Lytic phage biosensors and antibody beads are able to discriminate between methicillin resistant (MRSA) and sensitive staphylococcus bacteria. The phages were immobilized by a Langmuir-Blodgett method onto a surface of a quartz crystal microbalance sensor and worked as broad range staphylococcus probes. Antibody beads recognize MRSA.

جهاز الاستشعار البيولوجي للكشف عن المضادات الحيوية البكتيريا العنقودية الذهبية المقاومة لل

A structurally transformed lytic bacteriophage having a broad host range of Staphylococcus aureus strains and a penicillin-binding protein (PBP 2a) ...

Measuring the Mechanical Properties of Living Cells Using Atomic Force Microscopy

Mechanical properties of cells and extracellular matrix (ECM) play important roles in many biological processes including stem cell differentiation, tumor formation, and wound healing. Changes in stiffness of cells and ECM are often signs of changes in cell physiology or diseases in tissues. Hence, cell stiffness is an index to evaluate the status of cell cultures. Among the multitude of methods applied to measure the stiffness of cells and tissues, micro-indentation using an Atomic Force Microscope (AFM) provides a way to reliably measure the stiffness of living cells. This method has been widely applied to characterize the micro-scale stiffness for a variety of materials ranging from metal surfaces to soft biological tissues and cells. The basic principle of this method is to indent a cell with an AFM tip of selected geometry and measure the applied force from the bending of the AFM cantilever. Fitting the force-indentation curve to the Hertz model for the corresponding tip geometry can give quantitative measurements of material stiffness. This paper demonstrates the procedure to characterize the stiffness of living cells using AFM. Key steps including the process of AFM calibration, force-curve acquisition, and data analysis using a MATLAB routine are demonstrated. Limitations of this method are also discussed.

This paper demonstrates a protocol to characterize the mechanical properties of living cells by means of microindentation using an Atomic Force Microscope (AFM).

قياس الخواص الميكانيكية للخلايا الحية باستخدام المجهر القوة الذرية

Mechanical  properties of cells and extracellular matrix (ECM) play important roles in many  biological processes including stem cell differentiation, ...

A Novel Method for Localizing Reporter Fluorescent Beads Near the Cell Culture Surface for Traction Force Microscopy

PA gels have long been used as a platform to study cell traction forces due to ease of fabrication and the ability to tune their elastic properties. When the substrate is coated with an extracellular matrix protein, cells adhere to the gel and apply forces, causing the gel to deform. The deformation depends on the cell traction and the elastic properties of the gel. If the deformation field of the surface is known, surface traction can be calculated using elasticity theory. Gel deformation is commonly measured by embedding fluorescent marker beads uniformly into the gel. The probes displace as the gel deforms. The probes near the surface of the gel are tracked. The displacements reported by these probes are considered as surface displacements. Their depths from the surface are ignored. This assumption introduces error in traction force evaluations. For precise measurement of cell forces, it is critical for the location of the beads to be known. We have developed a technique that utilizes simple chemistry to confine fluorescent marker beads, 0.1 and 1 &#181;m in diameter, in PA gels, within 1.6 &#956;m of the surface. We coat a coverslip with poly-D-lysine (PDL) and fluorescent beads. PA gel solution is then sandwiched between the coverslip and an adherent surface. The fluorescent beads transfer to the gel solution during curing. After polymerization, the PA gel contains fluorescent beads on a plane close to the gel surface.

Traditional techniques for fabricating polyacrylamide (PA) gels containing fluorescent probes involve sandwiching a gel between an adherent surface and a glass slide. Here, we show that coating this slide with poly-D-lysine (PDL) and fluorescent probes localizes the probes to within 1.6 &#181;m from the gel surface.

طريقة مبتكرة لإضفاء الطابع المحلي على مراسل نيون الخرز بالقرب من سطح الثقافة الخليوي لقوة الجر المجهري

PA gels have long been used as a platform to study cell traction forces due to ease of fabrication and the ability to tune their elastic properties. When ...

Measurement of Maximum Isometric Force Generated by Permeabilized Skeletal Muscle Fibers

Analysis of the contractile properties of chemically skinned, or permeabilized, skeletal muscle fibers offers a powerful means by which to assess muscle function at the level of the single muscle cell. Single muscle fiber studies are useful in both basic science and clinical studies. For basic studies, single muscle fiber contractility measurements allow investigation of fundamental mechanisms of force production, and analysis of muscle function in the context of genetic manipulations. Clinically, single muscle fiber studies provide useful insight into the impact of injury and disease on muscle function, and may be used to guide the understanding of muscular pathologies. In this video article we outline the steps required to prepare and isolate an individual skeletal muscle fiber segment, attach it to force-measuring apparatus, activate it to produce maximum isometric force, and estimate its cross-sectional area for the purpose of normalizing the force produced.

Analysis of the contractile properties of chemically skinned, or permeabilized, skeletal muscle fibers offers a powerful means by which to assess muscle function at the level of the single muscle cell. In this article we outline a valid and reliable technique to prepare and test permeabilized skeletal muscle fibers in vitro.

قياس أقصى قوة متساوي القياس منشأ بواسطة ألياف العضلات Permeabilized الهيكل العظمي

Analysis of the contractile properties of chemically skinned, or permeabilized, skeletal muscle fibers offers a powerful means by which to assess muscle ...

Atomic Force Microscopy Imaging and Force Spectroscopy of Supported Lipid Bilayers

Atomic force microscopy (AFM) is a versatile, high-resolution imaging technique that allows visualization of biological membranes. It has sufficient magnification to examine membrane substructures and even individual molecules. AFM can act as a force probe to measure interactions and mechanical properties of membranes. Supported lipid bilayers are conventionally used as membrane models in AFM studies. In this protocol, we demonstrate how to prepare supported bilayers and characterize their structure and mechanical properties using AFM. These include bilayer thickness and breakthrough force. 
The information provided by AFM imaging and force spectroscopy help define mechanical and chemical properties of membranes. These properties play an important role in cellular processes such as maintaining cell hemostasis from environmental stress, bringing membrane proteins together, and stabilizing protein complexes.

We describe a protocol for preparation of supported lipid bilayers and its characterization using atomic force microscopy and force spectroscopy.

قوة الذرية المجهر التصوير وقوة التحليل الطيفي لدعم الدهن طبقات ثنائية

Atomic force microscopy (AFM) is a versatile, high-resolution imaging technique that allows visualization of biological membranes. It has sufficient ...

Measurement of Force-Sensitive Protein Dynamics in Living Cells Using a Combination of Fluorescent Techniques

Cells sense and respond to physical cues in their environment by converting mechanical stimuli into biochemically-detectable signals in a process called mechanotransduction. A crucial step in mechanotransduction is the transmission of forces between the external and internal environments. To transmit forces, there must be a sustained, unbroken physical linkage created by a series of protein-protein interactions. For a given protein-protein interaction, mechanical load can either have no effect on the interaction, lead to faster disassociation of the interaction, or even stabilize the interaction. Understanding how molecular load dictates protein turnover in living cells can provide valuable information about the mechanical state of a protein, in turn elucidating its role in mechanotransduction. Existing techniques for measuring force-sensitive protein dynamics either lack direct measurements of protein load or rely on the measurements performed outside of the cellular context. Here, we describe a protocol for the F&#246;rster resonance energy transfer-fluorescence recovery after photobleaching (FRET-FRAP) technique, which enables the measurement of force-sensitive protein dynamics within living cells. This technique is potentially applicable to any FRET-based tension sensor, facilitating the study of force-sensitive protein dynamics in variety of subcellular structures and in different cell types.

Here, we present a protocol for the simultaneous use of F&#246;rster resonance energy transfer-based tension sensors to measure protein load and fluorescence recovery after photobleaching to measure protein dynamics enabling the measurement of force-sensitive protein dynamics within living cells.

قياس ديناميات حساسة لقوة البروتين في الخلايا الحية باستخدام مزيج من التقنيات الفلورسنت

Cells sense and respond to physical cues in their environment by converting mechanical stimuli into biochemically-detectable signals in a process called ...

Application of Atomic Force Microscopy to Detect Early Osteoarthritis

Biomechanical properties of cells and tissues not only regulate their shape and function but are also crucial for maintaining their vitality. Changes in elasticity can propagate or trigger the onset of major diseases like cancer or osteoarthritis (OA). Atomic force microscopy (AFM) has emerged as a strong tool to qualitatively and quantitatively characterize the biomechanical properties of specific biological target structures on a microscopic scale, measuring forces in a range from as small as the piconewton to the micronewton. Biomechanical properties are of special importance in musculoskeletal tissues, which are subjected to high levels of strain. OA as a degenerative disease of the cartilage results in the disruption of the pericellular matrix (PCM) and the spatial rearrangement of the chondrocytes embedded in their extracellular matrix (ECM). Disruption in PCM and ECM has been associated with changes in the biomechanical properties of cartilage. In the present study we used AFM to quantify these changes in relation to the specific spatial pattern changes of the chondrocytes. With each pattern change, significant changes in elasticity were observed for both the PCM and ECM. Measuring the local elasticity thus allows for drawing direct conclusions about the degree of local tissue degeneration in OA.

We present a method to investigate early osteoarthritic changes at the cellular level in articular cartilage by using atomic force microscopy (AFM).

تطبيق المجهر القوة الذرية للكشف عن هشاشة العظام في وقت مبكر

Biomechanical properties of cells and tissues not only regulate their shape and function but are also crucial for maintaining their vitality. Changes in ...