Name: تسليط الضوء على المؤلف: تطوير الكابوليات AFM الهجينة الحيوية للتحليل الكمي لآليات عض البعوض
Uploaded: 2024-04-26T14:40:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Author Spotlight: Development of Bio-Hybrid AFM Cantilevers for Quantitative Analysis of Mosquito Biting Mechanisms at JoVE.com

يقر المؤلفون بالدعم التمويلي المقدم من صندوق الحدود الجديدة في الأبحاث (NFRF) في كندا ، وبرنامج اكتشاف مجلس أبحاث العلوم الطبيعية والهندسة في كندا (NSERC) ، ومنح تدريب الماجستير في Fonds de Recherche du Québec Nature et Technologies (FRQNT). يود المؤلفون أيضا أن يشكروا مجموعة البروفيسور Yaoyao Zhao في McGill على دعمهم الفني في طباعة 3D لبعض المكونات.

أنواع البعوض المستخدمة في هذا البروتوكول هي أنثى الزاعجة المصرية البالغة غير المصابة (A. aegypti) ، التي يتم تجميدها وتخزينها في مجمد بدرجة حرارة -20 درجة مئوية. تم توفير هذا النوع من قبل مركز موارد كاشف أبحاث داء الفيلاريات التابع للمعاهد الوطنية للصحة / NIAID للتوزيع من خلال موارد BEI ، NIA...

مسبار AFM الحيوي الهجين مع شفا البعوض لدراسة سلوكيات العض

<ol>
	<li>World Health Organization. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+vector+control+response+2017&#8211;2030.">Global vector control response 2017&#8211;2030.</a> World Health Organization. , (2017).</li><li>Gurera, D., Bhushan, B., Kumar, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lessons+from+mosquitoes&#8217;+painless+piercing.">Lessons from mosquitoes&#8217; painless piercing.</a> J Mech Behav Biomed Mater. 84, 178-187 (2018).</li><li>Ma, G., Wu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microneedle,+bio-microneedle+and+bio-inspired+microneedle:+A+review.">Microneedle, bio-microneedle and bio-inspired microneedle: A review.</a> Journ of Contr Relea. 251, 11-23 (2017).</li><li>Kong, X., Wu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micronano+structure+and+mechanics+behavior+of+mosquito&#8217;s+proboscis+biomaterials+with+applications+to+microneedle+design.">Micronano structure and mechanics behavior of mosquito&#8217;s proboscis biomaterials with applications to microneedle design.</a> Advan Mater Res. 299-300, 376-379 (2011).</li><li>Li, A. D. R., Putra, K. B., Chen, L., Montgomery, J. S., Shih, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mosquito+proboscis-inspired+needle+insertion+to+reduce+tissue+deformation+and+organ+displacement.">Mosquito proboscis-inspired needle insertion to reduce tissue deformation and organ displacement.</a> Sci Rep. 10 (1), 12248 (2020).</li><li>Meyer, E., Hug, H. J., Bennewitz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Introduction+to+Scanning+Probe+Microscopy.">Introduction to Scanning Probe Microscopy.</a> Scanning Probe Microscopy. 1, 1-13 (2004).</li><li>Garc&#237;a, R., Per&#233;z, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+atomic+force+microscopy+methods.">Dynamic atomic force microscopy methods.</a> Surf Sci Rep. 47 (6), 197-301 (2002).</li><li>Thurner, P. 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+and+indentation+force+measurement+of+bone.">Atomic force microscopy and indentation force measurement of bone.</a> WIREs Nanomed and Nanobio. 1 (6), 624-649 (2009).</li><li>M&#252;ller, D. J., Dufr&#234;ne, Y. F. <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+as+a+multifunctional+molecular+toolbox+in+nanobiotechnology.">Atomic force microscopy as a multifunctional molecular toolbox in nanobiotechnology.</a> Nat Nanotech. 3 (5), 261-269 (2008).</li><li>Hussain, D., Ahmad, K., Song, J., Xie, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+the+atomic+force+microscopy+for+-critical+dimension+metrology.">Advances in the atomic force microscopy for -critical dimension metrology.</a> Meas Sci Technol. 28 (1), 012001 (2017).</li><li>Kong, X. Q., Wu, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mosquito+proboscis:+An+elegant+biomicroelectromechanical+system.">Mosquito proboscis: An elegant biomicroelectromechanical system.</a> Phys Rev E. 82 (1), 011910 (2010).</li><li>Kong, X. Q., Wu, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+and+prediction+of+insertion+force+for+the+mosquito.">Measurement and prediction of insertion force for the mosquito.</a> J Bionic Eng. 6 (2), 143-152 (2009).</li><li>Ramasubramanian, M. K., Barham, O. M., Swaminathan, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanics+of+a+mosquito+bite+with+applications+to+microneedle+design.">Mechanics of a mosquito bite with applications to microneedle design.</a> Bioinspir Biomim. 3 (4), 046001 (2008).</li><li>Dai, G., 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=Nanoscale+surface+measurements+at+sidewalls+of+nano-+and+micro-structures.">Nanoscale surface measurements at sidewalls of nano- and micro-structures.</a> Measur Sci and Technol. 18 (2), 334-341 (2007).</li></ol>

تهدف الخطوة 1 من البروتوكول إلى تنظيف العينة البيولوجية من الشفرين غير المرغوب فيهما. لتحقيق ذلك ، يتم إجراء شق على الشفرين ، ولكن ليس على الكراسة ، التي تقع مباشرة تحت الشفرين (الشكل 1). نظرا لأن الملزمة والشفرين لا يتم ربطهما معا عند واجهتهما (أي أن الشفرين حر في الانزلاق عل...

أفادت منظمة الصحة العالمية (WHO) أن الأمراض المنقولة بالنواقل (VBDs) تمثل أكثر من 17٪ من جميع الأمراض المعدية ، والتي تسبب أكثر من 7،00،000 حالة وفاة سنويا على مستوى العالم. على سبيل المثال ، باعتباره الأكثر فتكا في العالم ، ينشر البعوض العديد من مسببات الأمراض ، مثل حمى الضنك والملاريا وزيكا ، من خلال المفصليات التي تتغذى على الدم ، مما يؤدي إلى 700 مليون إصابة كل عام1. تعتبر الاستكشافات نحو تطوير تدابير فعالة لمنع VBDs ذات أهمية حاسمة ، بما في ذلك محاكاة سلوكيات اختراق البعوض للتحقيق في آليات العض ودراسات الحواجز المحتملة لإثبات فعاليتها في منع الاختراق. ويتمثل أحد التحديات الرئيسية في وضع نهج مناسبة لإجراء مثل هذه التحقيقات. وقد بذلت جهود في الأدبيات ، بما في ذلك تطوير إبر صغيرة الحجم تشبه هندسة لدغة البعوض. ومع ذلك ، فإن العديد من المواد المستخدمة في صنع هذه الإبر الدقيقة (أي المواد اللزجةالمرنة 2 ، والسيليكون (Si) ، والزجاج ، والسيراميك3 ، وما إلى ذلك) لها خصائص ميكانيكية مختلفة عن المواد البيولوجية لخرطوم البعوض. يمكن أن تكون المواد الهندسية هشة وعرضة للكسر والالتواء 3,4 ، في حين أن خرطوم البعوض يمكن أن يتحمل الكسر أو التواء بشكل أفضل4. تتمثل فائدة وجود مسبار هجين حيوي يستخدم شفا البعوض بدلا من المواد الهندسية في أنه يمكن أن يكون تمثيلا أكثر دقة لآلية ثقب البعوض. أيضا ، يجب دمج الأدوات المتخصصة مع الإبر الدقيقة لإجراء دراسات كمية ، مثل القياس الدقيق للقوة5 ، والذي لا يمكن تحقيقه بسهولة باستخدام الإعدادات المخصصة باستخدام الإبر الدقيقة الهندسية.
يعد النهج القائم على مجهر القوة الذرية (AFM) واعدا من حيث أنه يعمل من خلال استخدام ناتئ بطرف فائق الدقة يتم وضعه بعناية بالقرب من سطح العينة. يمكن للطرف إما أن يمسح عبر أو يضغط باتجاه / إلى سطح ، ويواجه قوى جذب أو تنافر متفاوتة بسبب تفاعلاته مع العينة6. تؤدي هذه التفاعلات إلى انحراف الكابولي ، والذي يتم تتبعه من خلال انعكاس شعاع الليزر من أعلى الكابولي على كاشف ضوئي6. تمكن الحساسية الاستثنائية لحركة النظام AFM من إجراء مجموعة متنوعة من القياسات ، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر رسم الخرائط المورفولوجية بدقة picometer ، وقياسات القوة التي تتراوح من piconewtons إلى micronewtons ، والتحقيقات الشاملة متعددةالفيزياء 7. على سبيل المثال ، يمكن إجراء المسافات البادئة AFM لتقييم الاستجابة بدقة للقوة المطبقة للعينة وأيضا لقياس الصلابة والمرونة والخصائص الميكانيكية الأخرى للعينة عن طريق الاقتران بالنماذج التحليلية المناسبة8. يتكون مسبار AFM بشكل شائع من السيليكون (Si) أو نيتريد السيليكون (Si3N4)8 بطول 20-300 ميكرومتر9 ونصف قطر طرف بترتيب عدة إلى عشرات النانومتر10. يمكن أن يكون نصف قطر طرف مقياس النانومتر مثاليا لتطبيقات مثل التصوير عالي الدقة. ومع ذلك ، فإنه لا يمتلك خصائص اللسعات البيولوجية للدراسات التي تحاول تقليد سلوكيات الاختراق من حيث الصلابة ونصف القطر والشكل ونسبة العرض إلى الارتفاع. على سبيل المثال ، بنية الإبرة الدقيقة للبعوض هي الكراسة ، التي لها نسبة عرض إلى ارتفاع ~ 6011 (الطول ~ 1.5 مم إلى 2 مم ؛ القطر ~ 30 ميكرومتر) 12. في حين يمكن افتراض أن مسبار AFM التقليدي يشبه اللدغة البيولوجية مثل الشفا ، فإن خصائصه وأبعاده المادية المميزة لن تعكس الوضع الحقيقي أثناء اللدغة.
لتمكين التحقيقات الكمية لسلوكيات الاختراق التي تحاكي اللدغات البيولوجية للحشرات أو الأخرى مع اللاسعات ، هنا ، عملية لتصنيع ناتئ AFM الهجين الحيوي مع ستينغر بيولوجي حيث يتم تطوير طرفه. كدراسة حالة ، تم بنجاح عرض ناتئ AFM مع طرف شفا البعوض المرفقة. من خلال تسخير المعلومات الموجودة من الأدبيات حول قوى الإدخال النموذجية التي تستخدمها البعوضة لاختراق جلد الضحية12,13 ، يمكن أن يسمح ناتئ AFM الهجين الحيوي هذا بتقليد شبه حقيقي لدغات البعوض تحت AFM العادي. يمكن أيضا تطبيق بروتوكول الاستفادة من اللاسعات البيولوجية الدقيقة لتصنيع ناتئات AFM الهجينة بيولوجيا لتطوير ناتئ AFM الحيوي الهجين الحاد الآخر القائم على ستينغر لإجراء تحقيقات كمية لمجموعة متنوعة من آليات العض.
المصطلحات يظهر الشكل 1 مخططا للخرطوم ومكوناته ذات الأهمية ، وتعريفاتها هي (1) خرطوم: جزء من الجسم من فم البعوض يسمح للبعوض بإطعام نفسه ، مع بنية قشرة أساسية تتكون من الكراسة (النواة) والشفة (القشرة) ، (2) الشفرين: الغطاء الخارجي الداكن وغير الحاد للخرطوم2، (3) الكراسة: مجموعة من الإبر النحيلة الموجودة داخل الشفرين ، بما في ذلك اثنين من الفك العلوي ، واثنين من الفك السفلي ، والبلعوم السفلي ، والشفا2 ، (4) Hypopharynx: المسؤول عن إفراز اللعاب في مجرى دم المضيف2 ، (5) الفك العلوي: عضو مسنن يساعد في آلية التغذية2 ، (5) الفك السفلي: على غرار الفك العلوي ، فهي تساعد البعوض في آلية التغذية ولها طرف حاد2، (6) الشفا: العضو الرئيسي لاختراق جلد الضحية ، وهو أكبر بكثير من الفك العلوي والفك السفلي والبلعوم السفلي. كما أن لديها هياكل حسية تسمح لها بالعثور على الأوعية الدموية والقنوات الداخلية تحت الجلد2 ، (7) مناول: تجميع بثلاث درجات من الحرية ودقة مقياس ميكرون لتحديد المواقع ، مما يسمح بالحركة في اتجاهات XYZ ، (8) تجميع المشبك: مشبك مكون من جزأين مصنوع خصيصا مثبت على المناور المستخدم لربط ناتئ AFM بدون طرف أثناء التجربة.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>&#160;5-SA-SE Straight Tapered Ultra Fine-Pointed Tweezers</td>
			<td>Excelta</td>
			<td>N/A</td>
			<td>For manipulating/dissecting the proboscis.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C-4D Probe station</td>
			<td>Everbeing Int&#8217;l Corp&#160;</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Used for AFM assembly.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tipless Tapping Mode Cantilever</td>
			<td>NanoAndMore USA</td>
			<td>TL-NCH</td>
			<td>AFM cantilever used for mounting the labrum. 
			Specs are shown here: 
			 
			Shape: Beam 
			Force Constant: 42 N/m (10 - 130 N/m) 
			Resonance Frequency: 330 kHz (204 - 497 kHz) 
			Length: 125 &#181;m (115 - 135 &#181;m) 
			Width: 30 &#181;m (22.5 - 37.5 &#181;m) 
			Thickness: 4 &#181;m ( 3 - 5 &#181;m)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV Expoxy</td>
			<td>Let&#39;s resin</td>
			<td>ALR00146</td>
			<td>For stinger attachment.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

development of a bio-hybrid mosquito stinger-based atomic force microscopy probe

يشكل البعوض ، الذي يشتهر بأنه أكثر فتكا بالبشر بسبب قدرته على نقل الأمراض ، تحديا مستمرا للصحة العامة. وتنطوي استراتيجية الوقاية الأولية المستخدمة حاليا على المواد الطاردة الكيميائية، التي غالبا ما تثبت عدم فعاليتها لأن البعوض يطور مقاومة بسرعة. وبالتالي ، فإن اختراع طرق وقائية جديدة أمر بالغ الأهمية. يتوقف هذا التطور على فهم شامل لسلوكيات لدغ البعوض ، مما يستلزم إعدادا تجريبيا يكرر بدقة سيناريوهات العض الفعلية مع معلمات اختبار يمكن التحكم فيها وقياسات كمية. لسد هذه الفجوة ، تم تصميم مجهر القوة الذرية الهجين الحيوي (AFM) ، والذي يتميز بستينغر بيولوجي - على وجه التحديد ، شفا البعوض - كطرف له. يتيح هذا المسبار الحيوي الهجين ، المتوافق مع أنظمة AFM القياسية ، محاكاة شبه حقيقية لسلوكيات اختراق البعوض. وتمثل هذه الطريقة خطوة إلى الأمام في الدراسة الكمية لآليات العض، مما قد يؤدي إلى إنشاء حواجز فعالة ضد الأمراض المنقولة بالنواقل (VBDs) وفتح سبل جديدة في مكافحة الأمراض التي ينقلها البعوض.

World Health Organization (WHO) reported that vector-borne diseases (VBDs) account for over 17% of all infectious diseases, which cause more than 7,00,000 deaths per year globally. For example, as the deadliest animal in the world, mosquitoes spread numerous pathogens, such as dengue, malaria, and Zika, through blood-feeding arthropods, resulting in 700 million infections each year1. Explorations toward the development of effective measures to prevent VBDs are of crucial importance, including mimicking the penetration behaviors of mosquitoes to investigate their biting mechanisms and studies of potential barriers to prove their efficacy in preventing penetration. One key challenge is to develop proper approaches to perform such investigations. Efforts have been made in the literature, including the development of micro-scale needles that resemble the geometry of a mosquito stinger; however, many of the materials used to make these microneedles (i.e., viscoelastic materials2, silicon (Si), glass, ceramic3, etc.) have different mechanical properties than the biological material of the mosquito&#39;s proboscis. The engineered materials can be brittle and prone to fracture and buckling3,4, whereas the mosquito&#39;s proboscis can withstand fracture or buckling better4. The benefit of having a bio-hybrid probe using the labrum of a mosquito instead of engineered materials is that it can be a more accurate representation of the piercing mechanism of mosquitoes. Also, specialized tools must be integrated with micro needles to perform quantitative studies, such as the accurate measurement of force5, which is not easily achievable with customized setups using engineered microneedles.
Atomic force microscopy (AFM)-based approach is promising in that it operates by employing a cantilever with an ultra-fine tip that is carefully positioned close to a sample&#39;s surface. The tip can either scan across or be pressed towards/into a surface, experiencing varying attractive or repulsive forces due to its interactions with a sample6. These interactions lead to the cantilever&#39;s deflection, which is tracked by the reflection of a laser beam from the cantilever&#39;s top onto a photodetector6. The exceptional sensitivity to movement of the system enables AFM to conduct a diverse range of measurements, including but not limited to morphological mapping with picometer accuracy, force measurements ranging from piconewtons to micronewtons, and comprehensive multiphysics investigations7. For example, AFM indentations can be performed to precisely assess the response to the applied force of a sample and also to measure the hardness, elasticity, and other mechanical properties of a sample by coupling with appropriate analytical models8. The probe of the AFM is most commonly made of silicon (Si) or silicon nitride (Si3N4)8 with a length of 20-300 &#181;m9 and a tip radius on the order of several to tens of nanometers10. The nanometer scale tip radius can be ideal for applications such as high-resolution imaging; however, it does not possess the characteristics of biological stingers for studies that try to mimic penetration behaviors in terms of stiffness, radius, shape, and aspect ratio. For example, the microneedle structure of a mosquito is the fascicle, which has an aspect ratio of ~6011 (length ~1.5 mm to 2 mm; diameter ~30 &#181;m)12. While a conventional AFM probe can be assumed to resemble a biological stinger like a labrum, its distinct material properties and dimensions will not reflect the real situation during a bite.
To enable quantitative investigations of penetration behaviors mimicking biological bites of insects or other animals with stingers, here, a process to fabricate bio-hybrid AFM cantilevers with a biological stinger as its tip is developed. As a case study, an AFM cantilever with a mosquito labrum&#39;s tip attached was successfully demonstrated. Harnessing existing information from literature on the typical insertion forces that a mosquito uses to pierce through a victim&#39;s skin12,13, this bio-hybrid AFM cantilever can potentially allow near-real mimicry of mosquito bites under a regular AFM. The protocol of leveraging micro biological stingers to fabricate bio-hybrid AFM cantilevers can also be applied to the development of other sharp stinger-based biohybrid AFM cantilevers for quantitative investigations of a variety of biting mechanisms.
Terminologies 
A schematic of a proboscis and its components of interest are shown in Figure 1, and their definitions are (1) Proboscis: a body part from the mouth of a mosquito that allows the mosquito to feed itself, with a core-shell structure composed of the fascicle(core) and the labium(shell), (2) Labium: the dark and blunt outer cover of a proboscis2, (3) Fascicle: a group of slender needles contained inside of the labium, including two maxillae, two mandibles, a hypopharynx, and a labrum2, (4) Hypopharynx: responsible for secreting saliva into the host&#39;s bloodstream2, (5) Maxillae: serrated member assisting in the feeding mechanism2, (5) Mandibles: similar to the maxilla, they help the mosquito in the feeding mechanism and have a sharp tip2, (6) Labrum: the main member for penetrating the skin of a victim, which is much bigger than the maxillae, mandibles and hypopharynx. It also has sensory structures that allow it to find blood vessels and internal channels under the skin2, (7) Manipulator: an assembly with three degrees of freedom and micron-scale accuracy for positioning, allowing movement in XYZ directions, (8) Clamp assembly: a custom-made 2-part clamp mounted to the manipulator used to clamp the tipless AFM cantilever during the experiment.

تسليط الضوء على المؤلف: تطوير الكابوليات AFM الهجينة الحيوية للتحليل الكمي لآليات عض البعوض

تطوير مسبار مجهري للقوة الذرية قائم على البعوض الحيوي الهجين القائم على ستينغر

We're looking to develop an AFM cantilever to potentially quantitatively study the biting mechanisms of the mosquito. Our protocol offers a new method for creating accurate, controllable, and reliable AFM probes in order to study animal biting or stinging processes. Our protocol aims at accurately simulating the animal biting process, causing current methodologies to either be uncontrollable, unreproducible in a reliable manner, or in certain cases completely inaccurate.The impact of our work is twofold. The first, we create a protocol that enables other researchers to fabricate their own custom bio-hybrid AFM cantilevers. Secondly, our work paves the way for creating other protocols that merge testing systems with biological material for creating more realistic testing scenarios.

يمكن العثور على صور المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) لمسبار AFM الحيوي الهجين المصنع في الشكل 7. تم لصق نهاية الشفا بنجاح على شعاع الكابولي بدون طرف. بسبب الانحناء الطبيعي للدغات البعوض والتشغيل اليدوي للبروتوكول المقدم ، من الصعب للغاية الحصول على ناتئ مع طرف ستينغر عمودي تمام?...

Watch this Scientific Journal Video about Author Spotlight: Development of Bio-Hybrid AFM Cantilevers for Quantitative Analysis of Mosquito Biting Mechanisms at JoVE.com

تعد التحقيقات الكمية والخاضعة للرقابة في سلوكيات لدغات الحشرات ضرورية لوضع استراتيجيات فعالة لمكافحة الأمراض المنقولة بالنواقل. في هذا السياق ، يتم تقديم طريقة لتصنيع مجهر القوة الذرية الهجين الحيوي (AFM).

Mosquitoes, notorious as the deadliest animals to humans due to their capacity to transmit diseases, pose a persistent challenge to public health. The ...

نحن نتطلع إلى تطوير ناتئ AFM لدراسة آليات عض البعوض كميا. يقدم بروتوكولنا طريقة جديدة لإنشاء مجسات AFM دقيقة ويمكن التحكم فيها وموثوقة من أجل دراسة عمليات عض أو لسعها. يهدف بروتوكولنا إلى محاكاة عملية عض بدقة ، مما يتسبب في أن تكون المنهجيات الحالية إما غير قابلة للسيطرة عليها ، أو غير قابلة للتكرار بطريقة موثوقة ، أو في بعض الحالات غير دقيقة تماما.إن تأثير عملنا ذو شقين. الأول ، نقوم بإنشاء بروتوكول يمكن الباحثين الآخرين من تصنيع ناتئ AFM الهجين الحيوي المخصص الخاص بهم. ثانيا ، يمهد عملنا الطريق لإنشاء بروتوكولات أخرى تدمج أنظمة الاختبار مع المواد البيولوجية لإنشاء سيناريوهات اختبار أكثر واقعية.

development-bio-hybrid-mosquito-stinger-based-atomic-force-microscopy

Research

JoVE Journal

Engineering

Development of a Bio-Hybrid Mosquito Stinger-Based Atomic Force Microscopy Probe

Mosquitoes, notorious as the deadliest animals to humans due to their capacity to transmit diseases, pose a persistent challenge to public health. The primary prevention strategy currently in use involves chemical repellents, which often prove ineffective as mosquitoes rapidly develop resistance. Consequently, the invention of new preventive methods is crucial. Such development hinges on a thorough understanding of mosquito biting behaviors, necessitating an experimental setup that accurately replicates actual biting scenarios with controllable testing parameters and quantitative measurements. To bridge this gap, a bio-hybrid atomic force microscopy (AFM) probe was engineered, featuring a biological stinger - specifically, a mosquito labrum - as its tip. This bio-hybrid probe, compatible with standard AFM systems, enables a near-authentic simulation of mosquito penetration behaviors. This method marks a step forward in the quantitative study of biting mechanisms, potentially leading to the creation of effective barriers against vector-borne diseases (VBDs) and opening new avenues in the fight against mosquito-transmitted illnesses.

Quantitative and controlled investigations into insect biting behaviors are crucial for devising effective strategies to combat vector-borne diseases. In this context, a method for fabricating a bio-hybrid atomic force microscopy (AFM) probe is introduced.