Name: Forfatter Spotlight: Utvikling av bio-hybrid AFM-utkraginger for kvantitativ analyse av myggbittmekanismer
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 anerkjenner finansieringsstøtten fra Canadas New Frontiers in Research Fund (NFRF), Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) Discovery-programmet og Fonds de Recherche du Québec Nature et Technologies (FRQNT) masteropplæringsstipend. Forfatterne vil også takke professor Yaoyao Zhaos gruppe på McGill for deres tekniske støtte på 3D-utskrift av enkelte komponenter.

Myggarten som brukes til denne protokollen er en uinfisert voksen hunn Aedes aegypti (A. aegypti), mottatt frosset og lagret i en fryser på -20 °C. Arten ble levert av NIH / NIAID Filariasis Research Reagent Resource Center for distribusjon gjennom BEI Resources, NIAID, NIH: Uninfected Aedes aegypti, Strain Black Eye Liverpool (Frozen), NR-48920. Reagensene og utstyret som brukes til studien er oppført i materialfortegnelsen.
1. Dissekere la...

Bio-hybrid AFM-sonde med mygglabrum for å studere biteatferd

<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>

Trinn 1 i protokollen er ment å rense den biologiske prøven av det uønskede kjønnsleppene. For å oppnå dette gjøres det et snitt på labium, men ikke på fascikelen, som hviler rett under labium (figur 1). Fordi fascicle og labium ikke er sammenføyd ved deres grensesnitt (dvs. labium er fri til å gli langs fascicle og holdes bare på plass ved sitt vedlegg til mygghodet), er det utførte snittet ment å skille en del av labium fra myggens hode, og dermed lette fjerning av ytre dekse...

Verdens helseorganisasjon (WHO) rapporterte at vektorbårne sykdommer (VBD) står for over 17% av alle smittsomme sykdommer, som forårsaker mer enn 7,00,000 dødsfall per år globalt. For eksempel, som det dødeligste dyret i verden, sprer mygg mange patogener, som dengue, malaria og Zika, gjennom blodfôrende leddyr, noe som resulterer i 700 millioner infeksjoner hvert år1. Utforskning mot utvikling av effektive tiltak for å forhindre VBD er av avgjørende betydning, inkludert etterligning av myggens penetrasjonsadferd for å undersøke deres bitemekanismer og studier av potensielle barrierer for å bevise deres effektivitet for å forhindre penetrasjon. En sentral utfordring er å utvikle riktige tilnærminger for å utføre slike undersøkelser. Innsats har blitt gjort i litteraturen, inkludert utvikling av mikroskala nåler som ligner geometrien til en myggstikker; Imidlertid har mange av materialene som brukes til å lage disse mikronålene (dvs. viskoelastiske materialer2, silisium (Si), glass, keramikk3, etc.) forskjellige mekaniske egenskaper enn det biologiske materialet i myggens proboscis. De konstruerte materialene kan være sprø og utsatt for brudd og knekking 3,4, mens myggens snabel tåler brudd eller knekking bedre4. Fordelen med å ha en bio-hybrid sonde ved hjelp av labrum av en mygg i stedet for konstruerte materialer er at det kan være en mer nøyaktig representasjon av piercing mekanisme av mygg. Spesialverktøy må også integreres med mikronåler for å utføre kvantitative studier, for eksempel nøyaktig måling av kraft5, som ikke er lett oppnåelig med tilpassede oppsett ved bruk av konstruerte mikronåler.
Atomkraftmikroskopi (AFM) -basert tilnærming er lovende ved at den opererer ved å bruke en utkrager med en ultrafin spiss som er nøye plassert nær en prøves overflate. Spissen kan enten skanne over eller presses mot/inn i en overflate, og oppleve varierende attraktive eller frastøtende krefter på grunn av interaksjonen med en prøve6. Disse interaksjonene fører til utkragingens avbøyning, som spores av refleksjonen av en laserstråle fra utkragerens topp til en fotodetektor6. Den eksepsjonelle følsomheten for bevegelse av systemet gjør det mulig for AFM å gjennomføre et mangfoldig utvalg av målinger, inkludert, men ikke begrenset til, morfologisk kartlegging med pikometernøyaktighet, kraftmålinger som spenner fra piconewtons til micronewtons, og omfattende multifysikkundersøkelser7. For eksempel kan AFM-innrykk utføres for å nøyaktig vurdere responsen på den påførte kraften til en prøve og også for å måle hardheten, elastisiteten og andre mekaniske egenskaper til en prøve ved å koble til passende analytiske modeller8. Sonden til AFM er oftest laget av silisium (Si) eller silisiumnitrid (Si3N4) 8 med en lengde på 20-300 μm9 og en spissradius i størrelsesorden flere til titalls nanometer10. Nanometerskalaens spissradius kan være ideell for applikasjoner som høyoppløselig bildebehandling; Imidlertid har den ikke egenskapene til biologiske stingers for studier som prøver å etterligne penetrasjonsadferd når det gjelder stivhet, radius, form og størrelsesforhold. For eksempel er mikronedlstrukturen til en mygg fascicle, som har et sideforhold på ~ 6011 (lengde ~ 1,5 mm til 2 mm; diameter ~ 30 μm) 12. Mens en konvensjonell AFM-sonde kan antas å ligne en biologisk stinger som en labrum, vil dens distinkte materialegenskaper og dimensjoner ikke gjenspeile den virkelige situasjonen under et bitt.
For å muliggjøre kvantitative undersøkelser av penetrasjonsatferd som etterligner biologiske biter av insekter eller andre dyr med stingers, utvikles her en prosess for å fremstille bio-hybrid AFM-utkrager med en biologisk stinger når spissen er utviklet. Som en casestudie ble en AFM-utkrager med en mygglabrumspiss festet vellykket demonstrert. Ved å utnytte eksisterende informasjon fra litteratur om de typiske innsettingskreftene som en mygg bruker til å trenge gjennom offerets hud12,13, kan denne bio-hybrid AFM-utkragingen potensielt tillate nesten ekte etterligning av myggbitt under en vanlig AFM. Protokollen for å utnytte mikrobiologiske brodder for å fremstille bio-hybrid AFM-utkragere kan også brukes til utvikling av andre skarpe stingerbaserte biohybrid AFM-utkrager for kvantitative undersøkelser av en rekke bitemekanismer.
Terminologier Et skjema av en snabel og dens komponenter av interesse er vist i figur 1, og deres definisjoner er (1) Snabel: en kroppsdel fra munnen av en mygg som gjør at mygg å mate seg selv, med en kjerne-skall struktur sammensatt av fascicle (kjerne) og labium (skall), (2) Labium: den mørke og stumpe ytre dekselet på en snabel2, (3) Fascicle: en gruppe slanke nåler inneholdt inne i labium, inkludert to maxillae, to mandibler, en hypopharynx og en labrum2, (4) Hypopharynx: ansvarlig for å utskille spytt i vertens blodstrøm2, (5) Maxillae: taggete medlem som hjelper til med fôringsmekanismen2, (5) Mandibler: ligner maxillaen, de hjelper myggen i fôringsmekanismen og har en skarp spiss2, (6) Labrum: hovedmedlemmet for å trenge inn i huden til et offer, som er mye større enn maxillae, mandibler og hypopharynx. Den har også sensoriske strukturer som gjør det mulig å finne blodkar og indre kanaler under huden2, (7) Manipulator: en samling med tre frihetsgrader og mikronskala nøyaktighet for posisjonering, slik at bevegelse i XYZ-retninger, (8) Klemmemontering: en skreddersydd 2-delt klemme montert på manipulatoren som brukes til å klemme den spissløse AFM-utkrageren 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

Mygg, beryktet som de dødeligste dyrene til mennesker på grunn av deres evne til å overføre sykdommer, utgjør en vedvarende utfordring for folkehelsen. Den primære forebyggingsstrategien som for tiden er i bruk, involverer kjemiske repellenter, som ofte viser seg å være ineffektive ettersom mygg raskt utvikler motstand. Derfor er oppfinnelsen av nye forebyggende metoder avgjørende. Slik utvikling er avhengig av en grundig forståelse av myggbitingsadferd, noe som nødvendiggjør et eksperimentelt oppsett som nøyaktig replikerer faktiske bitescenarier med kontrollerbare testparametere og kvantitative målinger. For å bygge bro over dette gapet ble en bio-hybrid atomkraftmikroskopi (AFM) sonde konstruert, med en biologisk stinger - spesielt en mygglabrum - som spissen. Denne biohybridsonden, kompatibel med standard AFM-systemer, muliggjør en nesten autentisk simulering av myggpenetrasjonsadferd. Denne metoden markerer et skritt fremover i den kvantitative studien av bitemekanismer, som potensielt fører til etablering av effektive barrierer mot vektorbårne sykdommer (VBD) og åpner nye veier i kampen mot myggoverførbare sykdommer.

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: Utvikling av bio-hybrid AFM-utkraginger for kvantitativ analyse av myggbittmekanismer

Utvikling av en bio-hybrid mygg Stinger-basert 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.

Skanning elektronmikroskopi (SEM) bilder av den fabrikkerte bio-hybrid AFM-sonden finnes i figur 7. Enden av labrum ble vellykket limt til den tipless cantilever bjelken. På grunn av den naturlige krumningen av myggstikkere og den manuelle driften av den presenterte protokollen, er det ekstremt vanskelig å skaffe en cantilever med en stingerspiss perfekt vinkelrett på utkrageren. Off-center vinkelen mellom stinger og en imaginær senterlinje vinkelrett på utkrageren er vanligvis ~ 10 gra...

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 kontrollerte undersøkelser av insektbittatferd er avgjørende for å utarbeide effektive strategier for å bekjempe vektorbårne sykdommer. I denne sammenheng introduseres en metode for å fremstille en bio-hybrid 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 ønsker å utvikle en AFM-utkrager for potensielt kvantitativt å studere myggens bitemekanismer. Protokollen vår tilbyr en ny metode for å lage nøyaktige, kontrollerbare og pålitelige AFM-sonder for å studere bite- eller stikkprosesser hos dyr. Vår protokoll tar sikte på å nøyaktig simulere dyrebiteprosessen, noe som fører til at dagens metoder enten er ukontrollerbare, ikke-reproduserbare på en pålitelig måte, eller i visse tilfeller helt unøyaktige.Virkningen av vårt arbeid er todelt. Den første lager vi en protokoll som gjør det mulig for andre forskere å fremstille sine egne tilpassede bio-hybrid AFM-utkrager. For det andre baner vårt arbeid vei for å skape andre protokoller som fusjonerer testsystemer med biologisk materiale for å skape mer 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.