Name: लेखक स्पॉटलाइट: मच्छर काटने तंत्र के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए जैव-हाइब्रिड एएफएम कैंटिलीवर का विकास
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

लेखक कनाडा के न्यू फ्रंटियर्स इन रिसर्च फंड (एनएफआरएफ), नेचुरल साइंसेज एंड इंजीनियरिंग रिसर्च काउंसिल ऑफ कनाडा (एनएसईआरसी) डिस्कवरी प्रोग्राम, और फोंड्स डी रीचर्चे डु क्यूबेक नेचर एट टेक्नोलॉजीज (एफआरक्यूएनटी) मास्टर ट्रेनिंग स्कॉलरशिप से फंडिंग सपोर्ट को स्वीकार करते हैं। लेखक कुछ घटकों की 3 डी प्रिंटिंग पर उनके तकनीकी समर्थन के लिए मैकगिल में प्रोफेसर याओयाओ झाओ के समूह को भी धन्यवाद देना चाहते हैं।

इस प्रोटोकॉल के लिए इस्तेमाल किया मच्छर प्रजाति एक असंक्रमित वयस्क महिला एडीज aegypti (ए aegypti), जमे हुए प्राप्त और एक -20 डिग्री सेल्सियस डिग्री फ्रीजर में संग्रहीत. प्रजाति को एनआईएच/एनआईएआईडी फाइलेरि?...

काटने के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए मच्छर लैब्रम के साथ जैव-हाइब्रिड एएफएम जांच

<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. 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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>

प्रोटोकॉल का चरण 1 अवांछित लेबियम के जैविक नमूने को साफ करने के लिए है। इसे प्राप्त करने के लिए, लेबियम पर एक चीरा लगाया जाता है, लेकिन प्रावरणी पर नहीं, जो सीधे लेबियम (चित्रा 1) के नीचे रहता है।...

विश्व स्वास्थ्य संगठन (WHO) ने बताया कि वेक्टर जनित रोग (VBDs) सभी संक्रामक रोगों का 17% से अधिक है, जो विश्व स्तर पर प्रति वर्ष 7,00,000 से अधिक मौतों का कारण बनता है। उदाहरण के लिए, दुनिया में सबसे घातक जानवर के रूप में, मच्छर रक्त-खिला आर्थ्रोपोड्स के माध्यम से डेंगू, मलेरिया और ज़िका जैसे कई रोगजनकों को फैलाते हैं, जिसके परिणामस्वरूपहर साल 700 मिलियन संक्रमण होते हैं। वीबीडी को रोकने के लिए प्रभावी उपायों के विकास की दिशा में अन्वेषण महत्वपूर्ण महत्व के हैं, जिसमें मच्छरों के प्रवेश व्यवहार की नकल करना शामिल है ताकि उनके काटने वाले तंत्र की जांच की जा सके और प्रवेश को रोकने में उनकी प्रभावकारिता साबित करने के लिए संभावित बाधाओं का अध्ययन किया जा सके। एक प्रमुख चुनौती इस तरह की जांच करने के लिए उचित दृष्टिकोण विकसित करना है। साहित्य में प्रयास किए गए हैं, जिसमें सूक्ष्म पैमाने पर सुइयों का विकास शामिल है जो मच्छर के डंक की ज्यामिति से मिलते जुलते हैं; हालांकि, इन माइक्रोनीडल्स (यानी, विस्कोलेस्टिक सामग्री2, सिलिकॉन (सी), ग्लास, सिरेमिक3, आदि) को बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली कई सामग्रियों में मच्छर के सूंड की जैविक सामग्री की तुलना में अलग-अलग यांत्रिक गुण होते हैं। इंजीनियर सामग्री भंगुर और फ्रैक्चर और बकलिंग 3,4 के लिए प्रवण हो सकता है, जबकि मच्छर सूंड फ्रैक्चर या बकलिंग बेहतर4 का सामना कर सकते हैं. इंजीनियर सामग्री के बजाय मच्छर के लैब्रम का उपयोग करके जैव-संकर जांच होने का लाभ यह है कि यह मच्छरों के भेदी तंत्र का अधिक सटीक प्रतिनिधित्व हो सकता है। इसके अलावा, विशेष उपकरणों को मात्रात्मक अध्ययन करने के लिए सूक्ष्म सुइयों के साथ एकीकृत किया जाना चाहिए, जैसे कि बल5 का सटीक माप, जो इंजीनियर माइक्रोनीडल्स का उपयोग करके अनुकूलित सेटअप के साथ आसानी से प्राप्त नहीं होता है।
परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम) आधारित दृष्टिकोण में आशाजनक है कि यह एक अल्ट्रा-फाइन टिप के साथ एक ब्रैकट को नियोजित करके संचालित होता है जो ध्यान से एक नमूना की सतह के करीब स्थित होता है। टिप या तो भर में स्कैन कर सकते हैं या की ओर/एक सतह में दबाया जा सकता है, एक नमूना6 के साथ अपनी बातचीत के कारण अलग-अलग आकर्षक या प्रतिकारक बलों का अनुभव कर रहा है। ये इंटरैक्शन ब्रैकट के विक्षेपण की ओर ले जाते हैं, जिसे कैंटिलीवर के शीर्ष से एक फोटोडेटेक्टर6 पर लेजर बीम के प्रतिबिंब द्वारा ट्रैक किया जाता है। प्रणाली के आंदोलन के लिए असाधारण संवेदनशीलता AFM माप, सहित लेकिन पिकोमीटर सटीकता के साथ रूपात्मक मानचित्रण तक सीमित नहीं है, सहित माप की एक विविध रेंज का संचालन करने के लिए सक्षम बनाता है, piconewtons से micronewtons के लिए लेकर बल माप, और व्यापक multiphysicsजांच 7. उदाहरण के लिए, एएफएम इंडेंटेशन एक नमूने के लागू बल की प्रतिक्रिया का आकलन करने के लिए और भी कठोरता, लोच, और उपयुक्त विश्लेषणात्मक मॉडल 8 के साथ युग्मन द्वारा एक नमूना के अन्य यांत्रिक गुणों को मापने के लिए किया जा सकताहै. AFM की जांच सबसे अधिक सिलिकॉन (Si) या सिलिकॉन नाइट्राइड (Si3N4)8 से बनी होती है, जिसकी लंबाई 20-300 μm9 होती है और कई से दसियों नैनोमीटर10 के क्रम में एक टिप त्रिज्या होती है। नैनोमीटर स्केल टिप त्रिज्या उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग जैसे अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हो सकता है; हालांकि, इसमें अध्ययन के लिए जैविक स्टिंगर्स की विशेषताएं नहीं हैं जो कठोरता, त्रिज्या, आकार और पहलू अनुपात के संदर्भ में प्रवेश व्यवहार की नकल करने की कोशिश करते हैं। उदाहरण के लिए, एक मच्छर की microneedle संरचना ~ 6011 (लंबाई ~ 1.5 मिमी से 2 मिमी; व्यास ~ 30 माइक्रोन)12का एक पहलू अनुपात है, जो fascicle है. जबकि एक पारंपरिक एएफएम जांच को एक लेब्रम की तरह एक जैविक स्टिंगर जैसा माना जा सकता है, इसके विशिष्ट भौतिक गुण और आयाम काटने के दौरान वास्तविक स्थिति को प्रतिबिंबित नहीं करेंगे।
स्टिंगर्स के साथ कीड़े या अन्य जानवरों के जैविक काटने की नकल करने वाले प्रवेश व्यवहार की मात्रात्मक जांच को सक्षम करने के लिए, यहां, जैविक स्टिंगर के साथ जैव-संकर एएफएम कैंटिलीवर बनाने की एक प्रक्रिया विकसित की गई है क्योंकि इसकी नोक विकसित की गई है। एक केस स्टडी के रूप में, एक मच्छर लैब्रम की नोक के साथ एक एएफएम ब्रैकट सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया गया था। विशिष्ट सम्मिलन बलों पर साहित्य से मौजूदा जानकारी का उपयोग करना जो एक मच्छर पीड़ित की त्वचा12,13 के माध्यम से छेदने के लिए उपयोग करता है, यह जैव-संकर एएफएम ब्रैकट संभावित रूप से एक नियमित एएफएम के तहत मच्छर के काटने की निकट-वास्तविक नकल की अनुमति दे सकता है। जैव-संकर एएफएम कैंटिलीवर बनाने के लिए सूक्ष्म जैविक स्टिंगर्स का लाभ उठाने का प्रोटोकॉल विभिन्न प्रकार के काटने वाले तंत्रों की मात्रात्मक जांच के लिए अन्य तेज स्टिंगर-आधारित बायोहाइब्रिड एएफएम कैंटिलीवर के विकास पर भी लागू किया जा सकता है।
शब्दावली एक सूंड का एक योजनाबद्ध और ब्याज के अपने घटकों चित्रा 1 में दिखाया गया है, और उनकी परिभाषा कर रहे हैं (1) सूंड: एक मच्छर के मुंह से एक शरीर का हिस्सा है कि मच्छर खुद को खिलाने के लिए अनुमति देता है, एक कोर खोल संरचना के साथ प्रावरणी (कोर) और लेबियम (खोल), (2) लेबियम: एक सूंड के अंधेरे और कुंद बाहरी कवर2, (3) फासिकल: लेबियम के अंदर निहित पतली सुइयों का एक समूह, जिसमें दो मैक्सिला, दो मैंडिबल्स, एक हाइपोफरीनक्स और एक लैब्रम2 शामिल हैं, (4) हाइपोफरीनक्स: मेजबान के रक्तप्रवाह में लार को स्रावित करने के लिए जिम्मेदार2, (5) मैक्सिला: दाँतेदार सदस्य खिला तंत्र में सहायता करते हैं2, (5) मैंडिबल्स: मैक्सिला के समान, वे खिला तंत्र में मच्छर की मदद करते हैं और एक तेज टिप होती है2, (6) लैब्रम: पीड़ित की त्वचा को भेदने के लिए मुख्य सदस्य, जो मैक्सिला, मैंडिबल्स और हाइपोफरीनक्स से बहुत बड़ा होता है। इसमें संवेदी संरचनाएं भी हैं जो इसे त्वचा के नीचे रक्त वाहिकाओं और आंतरिक चैनलों को खोजने की अनुमति देती हैं2, (7) मैनिपुलेटर: स्थिति के लिए स्वतंत्रता और माइक्रोन-स्केल सटीकता की तीन डिग्री के साथ एक विधानसभा, एक्सवाईजेड दिशाओं में आंदोलन की अनुमति देता है, (8) क्लैंप असेंबली: प्रयोग के दौरान टिपलेस एएफएम ब्रैकट को जकड़ने के लिए उपयोग किए जाने वाले मैनिपुलेटर पर एक कस्टम-निर्मित 2-भाग क्लैंप लगाया जाता है।

<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

मच्छर, बीमारियों को प्रसारित करने की क्षमता के कारण मनुष्यों के लिए सबसे घातक जानवरों के रूप में कुख्यात, सार्वजनिक स्वास्थ्य के लिए लगातार चुनौती पैदा करते हैं। वर्तमान में उपयोग में आने वाली प्राथमिक रोकथाम रणनीति में रासायनिक रिपेलेंट्स शामिल हैं, जो अक्सर अप्रभावी साबित होते हैं क्योंकि मच्छर तेजी से प्रतिरोध विकसित करते हैं। नतीजतन, नए निवारक तरीकों का आविष्कार महत्वपूर्ण है। इस तरह का विकास मच्छर काटने के व्यवहार की पूरी तरह से समझ पर टिका है, एक प्रयोगात्मक सेटअप की आवश्यकता होती है जो नियंत्रणीय परीक्षण मापदंडों और मात्रात्मक माप के साथ वास्तविक काटने वाले परिदृश्यों को सटीक रूप से दोहराता है। इस अंतर को पाटने के लिए, एक जैव-हाइब्रिड परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम) जांच को इंजीनियर किया गया था, जिसमें एक जैविक स्टिंगर - विशेष रूप से, एक मच्छर लैब्रम - इसकी नोक के रूप में था। मानक एएफएम सिस्टम के साथ संगत यह जैव-हाइब्रिड जांच, मच्छर प्रवेश व्यवहार के निकट-प्रामाणिक सिमुलेशन को सक्षम बनाता है। यह विधि काटने वाले तंत्र के मात्रात्मक अध्ययन में एक कदम आगे बढ़ाती है, संभावित रूप से वेक्टर-जनित रोगों (वीबीडी) के खिलाफ प्रभावी बाधाओं के निर्माण और मच्छर से फैलने वाली बीमारियों के खिलाफ लड़ाई में नए रास्ते खोलने के लिए अग्रणी है।

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.

लेखक स्पॉटलाइट: मच्छर काटने तंत्र के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए जैव-हाइब्रिड एएफएम कैंटिलीवर का विकास

एक जैव-संकर मच्छर डंक आधारित परमाणु बल माइक्रोस्कोपी जांच का विकास

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.

गढ़े जैव-संकर एएफएम जांच की स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) छवियों को चित्रा 7में पाया जा सकता है। लैब्रम के अंत को सफलतापूर्वक टिपलेस ब्रैकट बीम से चिपकाया गया था। मच्छर के डंक क?...

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वेक्टर जनित रोगों से निपटने के लिए प्रभावी रणनीति तैयार करने के लिए कीट काटने के व्यवहार में मात्रात्मक और नियंत्रित जांच महत्वपूर्ण है। इस संदर्भ में, जैव-संकर परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम) जांच बनाने के लिए एक विधि पेश की गई है।

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

हम मच्छर के काटने वाले तंत्र का संभावित रूप से मात्रात्मक अध्ययन करने के लिए एक एएफएम ब्रैकट विकसित करना चाहते हैं। हमारा प्रोटोकॉल जानवरों के काटने या चुभने की प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए सटीक, नियंत्रणीय और विश्वसनीय एएफएम जांच बनाने के लिए एक नई विधि प्रदान करता है। हमारे प्रोटोकॉल का उद्देश्य जानवरों के काटने की प्रक्रिया का सही अनुकरण करना है, जिससे वर्तमान कार्यप्रणाली या तो बेकाबू, विश्वसनीय तरीके से अप्राप्य या कुछ मामलों में पूरी तरह से गलत हो जाती है।हमारे काम का दोहरा प्रभाव पड़ता है। पहला, हम एक प्रोटोकॉल बनाते हैं जो अन्य शोधकर्ताओं को अपने स्वयं के कस्टम जैव-हाइब्रिड एएफएम कैंटिलीवर बनाने में सक्षम बनाता है। दूसरे, हमारा काम अन्य प्रोटोकॉल बनाने का मार्ग प्रशस्त करता है जो अधिक यथार्थवादी परीक्षण परिदृश्य बनाने के लिए जैविक सामग्री के साथ परीक्षण प्रणालियों को मर्ज करते हैं।

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.