Name: Forfatter Spotlight: Udvikling af bio-hybrid AFM-udkragninger til kvantitativ analyse af myggestikmekanismer
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

Forfatterne anerkender finansieringsstøtten fra Canadas New Frontiers in Research Fund (NFRF), Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) Discovery-program og Fonds de Recherche du Québec Nature et Technologies (FRQNT) kandidatuddannelsesstipendier. Forfatterne vil også gerne takke professor Yaoyao Zhaos gruppe hos McGill for deres tekniske support til 3D-udskrivning af nogle komponenter.

Den myggeart, der anvendes til denne protokol, er en uinficeret voksen hun Aedes aegypti (A. aegypti), modtaget frosset og opbevaret i en -20 ° C grad fryser. Arten blev leveret af NIH / NIAID Filariasis Research Reagent Resource Center til distribution gennem BEI Resources, NIAID, NIH: Uninfected Aedes aegypti, Strain Black Eye Liverpool (Frozen), NR-48920. De reagenser og det udstyr, der anvendes til undersøgelsen, er anført i materialetabellen.
<...

Bio-hybrid AFM-sonde med myggelabrum til undersøgelse af bidadfærd

<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>

Trin 1 i protokollen er beregnet til at rense den biologiske prøve for det uønskede labium. For at opnå dette foretages et snit på labium, men ikke på fascicle, som hviler direkte under labium (figur 1). Fordi fascicle og labium ikke er sammenføjet ved deres grænseflade (dvs. labium er fri til at glide langs fascicle og holdes kun på plads ved dets fastgørelse til myghovedet), er det udførte snit beregnet til at adskille en del af labium fra myggens hoved, hvilket letter fjernelsen...

Verdenssundhedsorganisationen (WHO) rapporterede, at vektorbårne sygdomme (VBD'er) tegner sig for over 17% af alle smitsomme sygdomme, som forårsager mere end 7,00,000 dødsfald om året globalt. For eksempel, som det dødeligste dyr i verden, spredte myg adskillige patogener, såsom denguefeber, malaria og Zika, gennem blodfodrende leddyr, hvilket resulterede i 700 millioner infektioner hvert år1. Udforskninger mod udvikling af effektive foranstaltninger til forebyggelse af VBD'er er af afgørende betydning, herunder efterligning af myggenes penetrationsadfærd for at undersøge deres bidmekanismer og undersøgelser af potentielle barrierer for at bevise deres effektivitet til forebyggelse af penetration. En central udfordring er at udvikle passende tilgange til at udføre sådanne undersøgelser. Der er gjort en indsats i litteraturen, herunder udvikling af mikroskala nåle, der ligner geometrien af en myg stinger; Imidlertid har mange af de materialer, der bruges til at fremstille disse mikronåle (dvs. viskoelastiske materialer2, silicium (Si), glas, keramik3 osv.), Forskellige mekaniske egenskaber end det biologiske materiale i myggens snabel. De konstruerede materialer kan være sprøde og tilbøjelige til brud og bukke 3,4, mens myggens proboscis kan modstå brud eller bukke bedre4. Fordelen ved at have en biohybridsonde ved hjælp af en mygs labrum i stedet for konstruerede materialer er, at det kan være en mere nøjagtig repræsentation af myggenes piercingmekanisme. Specialiserede værktøjer skal også integreres med mikronåle for at udføre kvantitative undersøgelser, såsom nøjagtig måling af kraft5, hvilket ikke let kan opnås med tilpassede opsætninger ved hjælp af konstruerede mikronåle.
Atomic force mikroskopi (AFM) -baseret tilgang er lovende, fordi den fungerer ved at anvende en cantilever med en ultrafin spids, der er omhyggeligt placeret tæt på en prøves overflade. Spidsen kan enten scanne på tværs eller presses mod / ind i en overflade og opleve varierende attraktive eller frastødende kræfter på grund af dens interaktioner med en prøve6. Disse interaktioner fører til udkragningens afbøjning, som spores ved refleksion af en laserstråle fra cantileverens top på en fotodetektor6. Systemets ekstraordinære følsomhed over for bevægelse gør det muligt for AFM at udføre en bred vifte af målinger, herunder, men ikke begrænset til, morfologisk kortlægning med picometernøjagtighed, kraftmålinger fra piconewton til mikronewton og omfattende multifysiske undersøgelser7. For eksempel kan AFM-fordybninger udføres for nøjagtigt at vurdere responsen på den påførte kraft af en prøve og også for at måle hårdheden, elasticiteten og andre mekaniske egenskaber af en prøve ved kobling med passende analytiske modeller8. Sonden af AFM er oftest lavet af silicium (Si) eller siliciumnitrid (Si3N4)8 med en længde på 20-300 μm9 og en spidsradius i størrelsesordenen flere til titalls nanometer10. Spidsradius på nanometerskala kan være ideel til applikationer såsom billeddannelse i høj opløsning; Det har dog ikke karakteristika for biologiske stingers til undersøgelser, der forsøger at efterligne penetrationsadfærd med hensyn til stivhed, radius, form og billedformat. For eksempel er mikronålstrukturen af en myg fascicle, som har et billedformat på ~ 6011 (længde ~ 1,5 mm til 2 mm; diameter ~ 30 μm)12. Mens en konventionel AFM-sonde kan antages at ligne en biologisk stinger som en labrum, vil dens forskellige materialeegenskaber og dimensioner ikke afspejle den virkelige situation under et bid.
For at muliggøre kvantitative undersøgelser af penetrationsadfærd, der efterligner biologiske bid af insekter eller andre dyr med stikkere, udvikles her en proces til fremstilling af biohybride AFM-udkragninger med en biologisk stinger som spids. Som et casestudie blev en AFM-udkragning med en myglabrums spids fastgjort med succes demonstreret. Ved at udnytte eksisterende oplysninger fra litteraturen om de typiske indsættelseskræfter, som en myg bruger til at gennembore gennem et offers hud12,13, kan denne biohybride AFM-udkragning potentielt tillade næsten ægte efterligning af myggestik under en almindelig AFM. Protokollen om udnyttelse af mikrobiologiske stingere til fremstilling af biohybride AFM-udkragninger kan også anvendes til udvikling af andre skarpe stingerbaserede biohybride AFM-udkragninger til kvantitative undersøgelser af en række bidmekanismer.
Terminologier Et skema over en proboscis og dens komponenter af interesse er vist i figur 1, og deres definitioner er (1) Proboscis: en kropsdel fra munden af en myg, der gør det muligt for myggen at fodre sig selv, med en kerneskalstruktur sammensat af fascicle (kerne) og labium (skal), (2) Labium: det mørke og stumpe ydre dække af en proboscis2, (3) Fascicle: en gruppe slanke nåle indeholdt inde i labium, herunder to maxillae, to mandibler, en hypopharynx og en labrum2, (4) Hypopharynx: ansvarlig for udskillelse af spyt i værtens blodbanen2, (5) Maxillae: savtakket medlem, der hjælper med fodringsmekanismen2, (5) Mandibles: ligner maxillaen, de hjælper myggen i fodringsmekanismen og har en skarp spids2, (6) Labrum: hovedelementet til at trænge ind i et offers hud, som er meget større end maxillae, mandibles og hypopharynx. Det har også sensoriske strukturer, der gør det muligt at finde blodkar og indre kanaler under huden2, (7) Manipulator: en samling med tre frihedsgrader og mikronskalanøjagtighed til positionering, hvilket tillader bevægelse i XYZ-retninger, (8) Klemmesamling: en specialfremstillet 2-delt klemme monteret på manipulatoren, der bruges til at klemme den spidsløse AFM-udkragning under eksperimentet.

<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

Myg, berygtet som de dødeligste dyr for mennesker på grund af deres evne til at overføre sygdomme, udgør en vedvarende udfordring for folkesundheden. Den primære forebyggelsesstrategi, der i øjeblikket er i brug, involverer kemiske afskrækningsmidler, som ofte viser sig ineffektive, da myg hurtigt udvikler resistens. Derfor er opfindelsen af nye forebyggende metoder afgørende. En sådan udvikling afhænger af en grundig forståelse af myggebidende adfærd, hvilket nødvendiggør en eksperimentel opsætning, der nøjagtigt replikerer faktiske bidscenarier med kontrollerbare testparametre og kvantitative målinger. For at bygge bro over dette hul blev en biohybrid atomkraftmikroskopi (AFM) sonde konstrueret med en biologisk stinger - specifikt en myglabrum - som spids. Denne biohybridsonde, der er kompatibel med standard AFM-systemer, muliggør en næsten autentisk simulering af myggeindtrængningsadfærd. Denne metode markerer et skridt fremad i den kvantitative undersøgelse af bidmekanismer, der potentielt kan føre til etablering af effektive barrierer mod vektorbårne sygdomme (VBD'er) og åbne nye veje i kampen mod myggeoverførte sygdomme.

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.

Forfatter Spotlight: Udvikling af bio-hybrid AFM-udkragninger til kvantitativ analyse af myggestikmekanismer

Udvikling af en biohybrid myggestikkerbaseret atomkraftmikroskopisonde

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.

Scanningselektronmikroskopi (SEM) billeder af den fremstillede bio-hybrid AFM sonde kan findes i figur 7. Enden af labrum blev med succes limet til den spidsløse cantileverbjælke. På grund af myggens naturlige krumning og den manuelle betjening af den præsenterede protokol er det ekstremt vanskeligt at opnå en cantilever med en stingerspids perfekt vinkelret på cantileveren. Den off-center vinkel mellem stinger og en imaginær centerlinje vinkelret på cantilever er normalt ~ 10 grader...

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

Kvantitative og kontrollerede undersøgelser af insektbidende adfærd er afgørende for at udtænke effektive strategier til bekæmpelse af vektorbårne sygdomme. I denne sammenhæng introduceres en metode til fremstilling af en biohybrid atomkraftmikroskopi (AFM) sonde.

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

Vi søger at udvikle en AFM-udkragning til potentielt kvantitativt at studere myggens bidmekanismer. Vores protokol tilbyder en ny metode til at skabe nøjagtige, kontrollerbare og pålidelige AFM-sonder for at studere dyrebidnings- eller stikningsprocesser. Vores protokol sigter mod nøjagtigt at simulere dyrebidningsprocessen, hvilket får de nuværende metoder til enten at være ukontrollerbare, ureproducerbare på en pålidelig måde eller i visse tilfælde helt unøjagtige.Vores arbejde har en dobbelt virkning. Den første opretter vi en protokol, der gør det muligt for andre forskere at fremstille deres egne brugerdefinerede bio-hybrid AFM-udkragninger. For det andet baner vores arbejde vejen for at skabe andre protokoller, der fusionerer testsystemer med biologisk materiale for at skabe mere realistiske testscenarier.

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.