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. הכנת כלי הזכוכית ותרבויות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני שתמשיך עם הניסוי הזה, להכין אגר 5 כבשים% דם (SBA) צלחות לגידול MRSA. דגירה צלחות SBA למשך 24 שעות על 37 מעלות צלזיוס. לאחר פרק זמן זה, מושבות אחת, מבודדות היטב צריכה להיות נוכחת כדי לשמש לחיסונים שלאחר מכן לתקשורת נוזלית. חנות מפוספסת צלחות SBA עם מושבות אחת בC ° 4 ל1-2 חודשים. הערה: הצלחות אגר דם של הכבשים באות בחבילות שהוכנו מראש, המכילות בין 20 - 25 צלחות המבוססות על היצרן, ובדרך כלל מורכבת מבסיס אגר סויה tryptic עם התוספת של 5% w / דם הכבשים v. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך 500 מיליליטר של מרק tryptic סויה (TSB) בתוספת גלוקוז 1% ו -0.1% NaCl. אחרי זה, לאסוף ולנקות 2 מבחנות זכוכית. אם עפעפי autoclavable שאינם זמינים למבחנות, להשתמש בנייר אלומיניום ככובע. החיטוי TSB ומבחנות יחד עם קופסא הטיפים פיפטה 1 מיליליטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחת ממשלת בטיחות ביולוגית או בסמוך ללחמניות<html> en מבער, פיפטה 5 מיליליטר של העבר autoclaved TSB למבחנות autoclaved. להיות זהיר כדי להבטיח שמספיק זמן ניתנה כדי לאפשר לTSB ומבחנות להתקרר לטמפרטורת חדר. מצלחת 5% SBA מפוספס בעבר, לחסן מושבה אחת ל -6 מיליליטר מרק TSB. אחד יכיל MRSA, והמבחנה השנייה תשמש כביקורת שלילית על מנת להבטיח סטריליות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח מבחנות TSB מחוסנות ולמקם אותם בחממה הדדית למשך 24 שעות על 37 מעלות צלזיוס וב 200 סל&quot;ד. לאחר פרק זמן זה התפתחותם של חיידקים צריכה להיות ברורה במבחנת MRSA ואילו צמיחה לא הייתה צריכה להתרחש במבחנת שליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח 1 מיליליטר מתרבות 24 שעות ופיפטה לתוך 6 מיליליטר של TSB הטרי. לדגור על 37 מעלות צלזיוס במשך 6 שעות ב 200 סל&quot;ד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה 1 מיליליטר של תת-תרבות 6 שעות לתוך צינור 1.5 מיליליטר microfuge. צנטריפוגה במשך 3 דקות ב 850 x גרם. להסיר supernatant מחדש להשעות גלולה ב 1 מיליליטר של H 2 O. deionized צנטריפוגה, לחזור, ומחדש להשעות. </li></ol>&quot;Jove_title&quot;&gt; 2. ניקוי וההרכבה של פלדת אל-חלד ומצעי זהב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח נירוסטה ודיסקי מדגם AFM הזהב (20 מ&quot;מ ו -10 מ&quot;מ בקטרים ​​בהתאמה) ולנקות כל צד עם 5 מיליליטר של H 2 O. deionized להחזיק דיסקי מדגם ביד הדומיננטית עם מלקחיים ולהשתמש סובדומיננטה היד לפיפטה 5 מ&quot;ל בכל צד של דיסק המדגם. לאחר שטיפת שני הצדדים, דיסקי מדגם המקום בכוס המכילה 20 מיליליטר של H 2 O deionized ואחריו sonication דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מלקחיים שימוש sonication להסיר דיסקי מדגם מהכוס. הנח את הדיסקים, כך שהם מתכופפים בזווית 60 מעלות כנגד הקצה של צלחת פטרי פתוחה על מגבת נייר. השתמש המכסה של צלחת פטרי כדי לכסות את דיסקי הייבוש. בואו דיסקים להתייבש לחלוטין לפני שימשיכו. זמן הייבוש יכול להשתנות בין 4-8 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר יבש, להשתמש במלקחיים כדי למקם את דיסקי מדגם לתוך צלחת פטרי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחלופין, functionalize המשטחים של דיסקי מדגם עם כל חומר (למשל, קולגן, hyaluronan, ננו-חלקיקי כסף, וכו &#39;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצורך ניסוי זה, להשתמש בפולי-L ליזין למעייל פני המצע. לפולי-L ליזין functionalization, פיפטה 200-400 μl של 0.1% פולי-L ליזין (בH 2 O) על גבי דיסקי מדגם, ולתת דגירה במשך שעה 1 בטמפרטורת חדר בצלחת פטרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי שעה 1, להשתמש במלקחיים כדי להחזיק את דיסק המדגם, ולשטוף עם 1 מיליליטר של H 2 O. deionized בואו יבש על מגבות נייר כמתואר בשלב 2.2. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח 2x מחדש מושעה תאים נשטפו וצלחת 200-400 μl על דיסקי מדגם בתוך ארון בטיחות ביולוגי. אם דיסקי מדגם מצופים בpoly-L- ליזין, דגירה של 0.5 שעות בטמפרטורת חדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הדגירה של תאים על דיסקי מדגם, לשטוף דיסקי מדגם בעדינות עם 1 מיליליטר של H 2 O. deionized בואו דיסקי ייבוש למשך הלילה לפני ההדמיה. </li></ol> 3. KPFM הדמיה הערה: לצורך ניסוי זה,להשתמש סדרת Agilent 5500 ILM-AFM. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להתחיל AFM, להפעיל יחידת מחשב יחד עם בקר HEB וMAC III של AFM. תוכנת הדמיה AFM הפתוח (לדוגמא, PicoView של Agilent). הקפד תחילה כדי לבחור ACAFM או לפי הייעוד הנכון הוא על AFM הדמיה במצב לסירוגין-קשר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעזרת המלקחיים AFM ביד הדומיננטית, ומחזיק את בעל קליפ קפיץ פתוח עם סובדומיננטה היד, למקם שלוחה KPFM לראש-חתיכה. היזהר בעת טיפול והעברת הראש-חתיכת AFM לAFM כיחידה זו (לפחות על 5500 ILM-AFM) מכילה יחידת גביש piezo השבירה ששולטת X, Y, Z וdirectionalities סריקה. הערה: זיזי KPFM משמשים במקרה זה היו DPE מוליך Mikromasch זיזים (רעש נמוך) עם תדר תהודה ממוצע של 80 קבועי kHz והאביב של 2.7 N / m. זיזים עם תדרי תהודה אלה וקבועים קפיץ נבחרו בשל קלות שימוש שלהם.גם זיזים עם קבועי קפיץ גדולים יותר ותדר תהודה גבוה יותר יכולים לשמש להדמיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטעון בזהירות את הראש-פיסה לAFM ולחבר את החוטים המתאימים (במקרה זה שני חוטים צריכים להיות מחוברים לחשמל ב: אור הלייזר ומנוע מעלית שלב). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יישר את הלייזר על הקצה של שלוחה. יחידות מסוימות מכילות פונקציונלי מצלמה המאפשרת ליישור קל. אם פונקציונלי מצלמה הוא לא מקיים בAFM, ליישר על קצה שלוחה כמתואר הבא: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סובב את הכפתור בכיוון השעון קדימה ואחורה כדי להעביר את לייזר overtop שבב שלוחה. כאשר הלייזר מגיע לשבב זה יהיה חסום ולא יהיה עוד לעין. לפנות רק את הידית כמה פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סובב את הידית הקדמית אל הגב נגד כיוון השעון עד לנקודת הלייזר מופיעה שוב. הלייזר הוא עכשיו על הקצה של השבב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סובב את הידית מהשמאל לימין כדי למקם את הלייזר על שלוחה. כמו הלייזר עובר על שלוחתו תיעלם ותופיע מחדש iרצף מהיר n. כתם הלייזר צריך להיות גלוי בכיסוי הזכוכית החלבית שבו יחידת photodiode מאוחר יותר לשבת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סובב את הכפתור אל הגב מול נגד כיוון השעון כדי להעביר את הנקודה במורד שלוחה לכיוון הקצה עד הנקודה על הזכוכית החלבית נעלמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל כפתור בכיוון השעון אל הגב מול רק מעט על מנת למצב את הלייזר כך שהוא פשוט יושב על קצה שלוחה. כתם הלייזר יופיע מחדש בזכוכית החלבית. הערה: זוהי שיטת מיצוב הלייזר לזיזי קרש הקפיצה. לזיזים משולשים, תהליך היישור שונה במקצת. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהליזר מיושר, להחזיק את מנוע מעלית שלב במצב &quot;הפתוח&quot; במשך 10 שניות כדי להבטיח מספיק מקום בין שלוחה והמדגם בעת צירוף המדגם לAFM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח מדגם על הבמה מדגם KPFM. קרקע המדגם באמצעות חוטי נחושת. חבר את החוטים המתאימים מAFM לבמה המדגם. חבר שלכאחוז לAFM. ברוב המקרים השלב מוחזק במקום באמצעות מגנטים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוכנת AFM, מנגינת שלוחה ולאחר מכן להתחיל גישה של קצה שלוחה למדגם. ודא שזמן ההסדרה מוגדר על לא יותר מ 10 אלפיות שני, וכי מהירויות גישה לא יעלו על 2.0 מיקרומטר / sec כדי למנוע נזק קצה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שקצה שלוחה הוא על פני השטח המדגם, בחר גודל חלון הדמיה ואזור הדמיה אידיאלי. לייעל רווחים אני וP יחד עם הנקודה להגדיר שלוחה כך שהדמיה טופוגרפית היא מותאמת. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהדמיה טופוגרפית היא מותאמת, להפעיל מודול KPFM (או FM או AM מצב; כאן, להשתמש במצב FM). יש לציין כי ההדמיה KPFM היא מאוד מאתגרת מחוץ לחלון ההדמיה x 5 מיקרומטר 5 מיקרומטר. כמו כן, להדמית KPFM אופטימלית, להשתמש ברזולוציה 512 x 512 עם מהירויות איטיות סריקה (0.02-0.05 קווים / sec). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגדרות FM-KPFM (לא ACAFM הגדרות), להגדיר את כונן אחוזים בין 5 - 10%. הגדר את fr שלוחהequency בין 1-5 kHz עם רוחב פס של 2 קילו-הרץ. הגדר אני ורווחי P להגדרות FM-KPFM 0.3%. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשתנות רוחב פס של אות ואני ורווחי P בין משטחי מדגם. כדי לייעל את ההדמיה SP, נוסף להתאים רוחב פס של אות ואני ורווחים P כדי להשיג תמונות אופטימליות. הטווח המומלץ של רווחים אני וP הם 0.22-0.35%. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיבוד וניתוח תמונות שנאסף KPFM באמצעות תוכנת עיבוד תמונת פוסט-לאסוף נתונים 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.

KPFM הועסק כטכניקה חדשנית לקבלת נתונים חשמליים פני השטח. זה בדרך כלל נעשה שימוש כאמצעי לבחינת חלוקת תשלום בכימיה וברק לאחרונה החל להיות מיושם לחקר מערכות ביולוגיות במייקרו וננו-מאזניים. מהנתונים שנאספו מצאנו כי חיידקים לא הופיעו לצרף בקלות לניקוי משטחי נירוסטה וזהב, ?...

Biofilms מיוצר על משטחי ציוד ובפצעי cutaneous מהווה בעיה עבור התעשייה הרפואית כbiofilms הוא סרבנים להסרת ויכול להוביל לעלייה בשיעור של העברת מחלות והתנגדות נגד חיידקים. קובץ מצורף הוא הצעד הראשון בהיווצרות biofilm והוא השלב הקריטי ביותר בשל ההפיכות שלה 1-3. מאפייני פני השטח מצע לשחק תפקיד מכריע בקובץ מצורף חיידקים. גורמים כגון קשיחות משטח, נקבוביות, חספוס, והידרופוביות הוכחו להשפיע קובץ מצורף חיידקים; עם זאת, מחקר קטן שבחן את תפקידו של פוטנציאל פני המצע (SP) על הידבקות של חיידקים נעשה 4,5. משטחים טעונים שלילי למנוע ההתקשרות של נבגי thuringiensis Bacillus ליציץ, סיליקון, וזהב 6. שינויים בפוטנציאל הממברנה סלולארי מעידים על שינויים בקובץ מצורף סלולארי ו5,7 תנועתיות. זה נצפה כי Hom חשמלימשטחי ogeneous יותר בקלות לקדם את ההידבקות של חיידקי 5. המאפיין את הפוטנציאל של חיידקי פני השטח בקנה המידה ננומטרי יכול לספק דרך רומן להבין קינטיקה ההידבקות של חיידקים למשטחים שונים, ובכך יכול לסייע בפיתוח אסטרטגיות אנטי-biofouling. בניגוד לשיטות אחרות המשמשות לאפיון קינטיקה אלקטרו של חיידקים, כגון פיזור electrophoretic אור, פוטנציאל זטה, ונחישות נקודת isoelectric, מיקרוסקופיה קלווין כוח הבדיקה (KPFM) מאפשרת הבדיקה של תאים בודדים במקום תרבויות שלמות 8-11. זה מועיל כאשר רוצה להשוות תאי תאים או biofilm מאפיינים חשמליים ברמת דיוק גבוהה ודיוק. KPFM הוא מודול של מיקרוסקופיה כוח האטומית (AFM). AFM פותח כתוצאה ישירה של מיקרוסקופ מנהור הסורק (STM) 12. התמונות הראשונות שפורסמו באמצעות STM נעשו על ידי גרד ביניג והיינריך Rorhrer בשנת 1982 12 </sup&gt;. ההמצאה שלהם הייתה מסוגלת לפתור מבנים אטומיים על ידי סריקה סריקת קצה מוליך חד מעל פני השטח מוליך באוויר. ההשלכות של השגת תמונות ברזולוציה גבוהה נרגשות ביולוגים שניסו במהירות כדי להשתמש STM לדגימות תמונה מיובשות של DNA, חלבונים, ווירוסים 12. יכול להיעשות גם STM בנוזלים באמצעות טיפים בדיקה מיוחדים 13. זה הוצג על ידי לינדזי et al., שהשתמש בSTM וAFM למולקולות DNA תמונה ב 10 מ&quot;מ 4 HClO ובמים, על אלקטרודות זהב 13. KPFM הודגם בקביעת פוטנציאל Surface של ניתוח דנ&quot;א וחלבון 25 ומולקולות ביולוגיות אינטראקציה עם ligands 26. KPFM פועל על ידי מדידת הבדל המגע הפוטנציאלי (CPD) בין קצה AFM מוליך שלוחה ומדגם באופן אידיאלי מוליך (איור 1, i) 14,15. דוגמאות לא בהכרח חייבות להיות (כלומר, sampl ביולוגי מוליךes). הדמיה יכולה להתבצע על נציץ, זכוכית, וכל עוד המשטח שאינו מוליך הוא דק ויש חומר מוליך בסיסי 6,7 משטחי סיליקון (שאינם מוליכים). CPD הוא שווה ערך למתח פוטנציאל פני השטח וניתן לתאר את ההבדל בפונקציות העבודה בין הקצה (קצה φ) ומדגם (מדגם φ), מחולק בתשלום האלקטרונים השלילי (- ה). כאשר קצה AFM מוליך הוא הביא קרוב למשטח מדגם (מופרד על ידי מרחק d), כוח אלקטרוסטטי (es F) נוצר כתוצאה מההבדל באנרגיות פרמי (איור 1, ii,) 15. בשלב זה, את האנרגיות של הוואקום (v E) וקצה המדגם נמצאות בשיווי משקל ותואם. על הבאת הקצה קרוב יותר אל פני השטח המדגם, משטח הקצה והמדגם בא במגע חשמלי ולפעול כקבלים מקבילים צלחת (איור 1, ii, b </stronז&gt;) 14,15. בנקודה, אנרגיות פרמי של פני השטח וקצה המדגם הופכות מיושרות, והגיעו לשיווי משקל מתמיד (איור 1, ii, ב). משטח הקצה ומדגם יחויב וCPD V יהווה בשל הבדל בפונקציות של v ועבודת E. מעשי es F באזור המגע החשמלי בשל CPD V נוצר. כוח זה בטל לאחר מכן באמצעות היישום של DC V חיצוני לקצה שיש את אותו גודל כמו CPD V נוצר (איור 1, ii, ג). זה מיושם מתח DC מבטל תשלום פני השטח באזור המגע חשמלי, והסכום של V DC הצורך לחסל את es F של CPD V הוא שווה להפרש בפונקציות העבודה בין saמשטח mple וקצה 15. יש לציין שפונקצית העבודה של הקצה ידועה והוא מסופק על ידי יצרנים. בכל שיטות KPFM, מתח AC (V AC, כ 100-500 mV) חל גם על הקצה על מנת ליצור כוחות חשמליים נעים בין הקצה והמדגם 14. זה מספק רזולוציה טובה יותר כאשר מודד שינויים בCPD V ו / או es F. בהקשר זה, שינויים בתדירות או משרעת תנודה חשמלית ניתן לתקן על ידי V DC, ועל פני השטח יכולות להיות שנוצרו מפות פוטנציאליות. נתונים מאזורים ספציפיים של מפות אלה ניתן לנתח נוספים על מנת לספק מידע על תכונות חשמליים טופוגרפיות ספציפיות. יכול להיות מופעל KPFM בשלושה מצבים: (1) מצב מעלית, (2) מצב אפנון משרעת (AM), ו- (3) מצב 14,16 אפנון תדר (FM). מצב מעלית היה inc הראשוניarnation של KPFM. מצב Lift מסתמך על שיטת שתי עוקפת שבקצה נע נגרר על פני לקבל תמונה טופוגרפית. למעבר שני הקצה מורם מרחק קבוע מראש מעל המדגם (10 - 100 ננומטר) וסרק בחזרה אל מעבר לאותו אזור. בשל שיטה זו שתי עוקפת, מצב מעלית, בהשוואה לאמנון וFM-KPFM, לוקח את הזמן הארוך ביותר לרכישת תמונה. העלאת הקצה מהמשטח מבטיחה כי es F רק ארוך טווח נמדד. כמו כן, לדבר לחצות בין מדידות פוטנציאל טופוגרפיה ופני שטח decoupled על חשבון הרזולוציה רוחב מוגבר ורגישות. AM-KPFM משפר רזולוציה רוחב ורגישות באמצעות דו-תדרים למדוד טופוגרפיה מדגם ופוטנציאל פני השטח (סריקה חד-פס) 14 בו-זמנית. במצב AM, השלוחה נעה מכאנית, בדרך כלל 5% מתחת לתדר התהודה הראשון שלה (ו 0), ונע חשמלי (through V AC) בתדר התהודה השני שלה (ו 1). שינויים במשרעת של f ליתרון 0 לדור של נתונים טופוגרפיים, ואילו שינויים במשרעת של f 1, כתוצאה משינויים בes F וCPD V, לתת נתוני מדידת פוטנציאל פני השטח. f 0 וf 1 של שלוחה מופרדים על ידי תדרים משמעותיים ואנרגיות שלאותת הצטלבות ממוזערת 14. האלקטרוניקה ראש התיבה (HEB) של AFM מפרידה את שני האותות לתת שני טופוגרפי ונתוני השטח פוטנציאליים בו-זמנית בסריקה אחת. FM-KPFM משפר רזולוציה עוד יותר מאשר AM-KPFM על משטחים ביולוגיים 14. FM-KPFM פועל בצורה שונה מאשר AM-KPFM בכך שהיא מודדת את השינויים בשיפועי כוח אלקטרוסטטי ולא בכוח אלקטרוסטטי (es F) 15. כמו מצב בבוקר, מצב FM מנצל כפולים תדרים וSinglמנגנון סריקת דואר לעבור כדי להשיג טופוגרפי ונתוני השטח פוטנציאליים בו זמנית 14. במצב FM, השלוחה נעה מכאנית בf 0 ונעה חשמלי בתדר שונה נמוך (ו mod, 1 בדרך כלל - 5 kHz). על אינטראקציות אלקטרוסטטיות, f 0 וf תערובת mod לייצר להקות צד f mod ו 0 ±. sidebands אלה רגישים מאוד לשינויים בכוח אלקטרוסטטי, ויכול להיות מופרד מf 0 דרך HEB של AFM. מאז FM-KPFM מודד שינויים בשיפועי כוח אלקטרוסטטי, צורת שיא הטיפים והתחזוקה / שלמותה לשחק תפקיד קריטי בשטח כולל רזולוציה פוטנציאל 14, 15. במשטח רזולוציה פוטנציאלית באמצעות AM ומצבי FM הם בטווח של 1 ננומטר רוחבי 14 -16. יש לציין כי ההדמיה KPFM ניתן לעשות זאת בנוזלים שאינם קוטביים, ולאחרונה, הוכח להיעשות ב( &lt;10 מ&quot;מ) נוזלי קוטב נמוכים יוניים (במצבים פתוח לולאה KPFM שאינו דורשים משוב הטיה, מייתר את היישום של הטיה DC) כגון מים MilliQ; עם זאת, ההדמיה KPFM טרם נעשתה על תאי חיים בפתרונות קוטביים 17-20. אתגרים נוספים הקשורים להדמית SP בנוזל הוא שפתרונות נפוצים לתאי שמירה (כלומר, שנאגרו מלוח פוספט) יש ריכוז גבוה של יונים ניידים, מה שיוביל לתגובות Faradaic, דינמיקת מטען נובע מהטיה, ודיפוזיה יון / חלוקה מחדש 20. כך, לניסוי זה, מדידות נלקחו מתאי MRSA מיובשים ומתים על משטחי poly-L ליזין פונקציונליות נירוסטה וזהב בתנאי סביבה. הדמיה יכולה להתבצע בתנאי אוויר או ואקום על דגימות ביולוגיות שכבר מיובש או משותקת על משטחים 20 בעבר. תנאי לחות גם הוכחו להשפיע הדמיה KPFM של משטחים 6. במחקר זה, אנחנו עובדים FM-KPFMוAFM כדי לבחון את התפקיד של SP על הקובץ המצורף של methicillin-resistant Staphylococcus aureus USA100 (MRSA) למשטחי נירוסטה וזהב פונקציונליות poly-L- ליזין. MRSA לאחרונה צבר מעמד רב-סמים (MDR) &quot;superbug&quot; עמיד בשל התנגדות טבעית שנבחרה לאנטיביוטיקה β-לקטם רב וcephalosporins 21. זיהומי MRSA הם עכשיו יותר מאתגר, קשים, ואימתניים לטיפול, שהובילו לשימוש באנטיביוטיקה חריפה יותר כגון vancomycin או oxazolidinones שיש רמות גבוהות יותר רעילות בבני אדם, ולכן אינו יכול לשמש כטיפול לטווח ארוך 22. נירוסטה נבחרה בשל הרלוונטיות רפואיות שלה ושימוש נפוץ כחומר במחטים תת עורי, סירי לילה, ידיות דלתות, כיורים, וכו &#39;הזהב שימש כמתכת השוואתית. FM-KPFM נוצל כדי לבחון אם SP קרום חיידקים משתנה על קובץ מצורף למצעים.

<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

פוטנציאל פני השטח הוא מאפיין פיזי נפוץ להתעלם שמשחק תפקיד דומיננטי בהידבקות של מיקרואורגניזמים למצע משטחים. מיקרוסקופיה קלווין כוח הבדיקה (KPFM) היא מודול של מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) המודד את הפרש פוטנציאל קשר בין משטחים בקנה מידת ננו. השילוב של KPFM עם AFM מאפשר לדור בו זמני של פוטנציאל פני השטח ומפות טופוגרפיות של דגימות ביולוגיות כגון תאי חיידקים. כאן, אנו מעסיקים KPFM לבחון את ההשפעות של פוטנציאל פני השטח על הידבקות של חיידקים למשטחים רלוונטיים מבחינה רפואית כגון נירוסטה וזהב. מפות פוטנציאל פני השטח נמצאו הבדלים בפוטנציאל פני השטח לממברנות של חיידקים על מצעי חומר שונים. גרף צעד-גובה נוצר כדי להראות את ההבדל בפוטנציאל פני השטח באזור גבול בין פני המצע ומיקרואורגניזמים. שינויים בפוטנציאל פני השטח קרום תא נקשרו עם שינויים בחילוף חומרים ותנועתיות סלולריים. לכן, KPFM מייצג כלי רב עוצמה שיכול להיות מנוצל כדי לבחון את השינויים של פוטנציאל שטח קרום חיידקים על הידבקות למשטחי מצע שונים. במחקר זה, אנחנו מדגימים את ההליך כדי לאפיין את הפוטנציאל של תאי Staphylococcus aureus USA100 methicillin-עמיד בודדים משטח על נירוסטה וזהב באמצעות KPFM.

היכולת למדוד SP באמצעות KPFM מסתמכת על העיקרון ששני פני השטח המדגם וקצה שלוחה הם מוליך במידה מסוימת. נירוסטה וזהב פעלו משטחים מוליכים כמו שאליה צורפו MRSA. תמונות KPFM נלקחו 15 תאי MRSA על שני המשטחים עם 512 x 512 החלטות, ועם אזורי סריקה נעים בין 5 x 5 מיקרומטר עד 10 x 10 מיקרומטר. הסריקה ...

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.

משטח מדידת פוטנציאל של חיידקים באמצעות קלווין Probe מיקרוסקופית כוח

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.

מדידת נוכחי Bioelectric עם בדיקה רטט

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.

מדידה של לכידות צבירה ידי Tensiometry Surface רקמות

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.

ויזואליזציה של דנ&quot;א רקומביננטי ו קומפלקסים חלבונים באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי

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.

Biosensor לאיתור של חיידקי סטפילוקוקוס עמידים לאנטיביוטיקה

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).

מדידת התכונות המכאניות של תאי חיים באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי

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.

שיטה חדשה ללוקליזציה חרוזי ניאון כתב סמוך לפני שטח תרבית תאים לגרירה מיקרוסקופית כוח

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.

מדידה המרבית איזומטרי הכוח שנוצרה על ידי סיבי שריר שלד permeabilized

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.

כוח האטומי מיקרוסקופית הדמיה וחיל ספקטרוסקופיה של bilayers שומנים הנתמכים

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.

מדידה של דינמיקה רגישים ל"כוח הפזורים חלבונים בתאים חיים באמצעות שילוב של טכניקות פלורסנט

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).

יישום של מיקרוסקופ כוח אטומי כדי לזהות אוסטיאוארתריטיס מוקדם

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