eng
Выпуск #3-4/2020
И.В.Яминский, А.И.Ахметова
Быстродействующая атомно-силовая и сканирующая капиллярная микроскопия в решении задач материаловедения, биологии и медицины
Быстродействующая атомно-силовая и сканирующая капиллярная микроскопия в решении задач материаловедения, биологии и медицины
Просмотры: 2564
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.3-4.222.228
Разработка высокоэффективных режимов быстродействующего сканирующего зондового микроскопа, в первую очередь атомно-силовой и сканирующей капиллярной микроскопии, представляет особый интерес для успешного проведения биомедицинских исследований: изучения биологических процессов и морфологии биополимеров, определения антибиотикорезистентности бактерий, адресной доставки биомакромолекул, скринингу лекарств, раннему обнаружению биологических агентов (вирусов и бактерий) и др.
Разработка высокоэффективных режимов быстродействующего сканирующего зондового микроскопа, в первую очередь атомно-силовой и сканирующей капиллярной микроскопии, представляет особый интерес для успешного проведения биомедицинских исследований: изучения биологических процессов и морфологии биополимеров, определения антибиотикорезистентности бактерий, адресной доставки биомакромолекул, скринингу лекарств, раннему обнаружению биологических агентов (вирусов и бактерий) и др.
Теги: 2d and 3d printing 2d- и 3d-печать bacteria cells of higher organisms electrophysiology nanocapillaries polymers and biomacromolecules surface topography targeted delivery of substances viruses бактерии вирусы клетки высших организмов нанокапилляры направленная доставка веществ полимеры и биомакромолекулы топография поверхности электрофизиология
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩАЯ АТОМНО-СИЛОВАЯ И СКАНИРУЮЩАЯ КАПИЛЛЯРНАЯ МИКРОСКОПИЯ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ, БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЫ
HIGH-SPEED ATOMIC FORCE AND SCANNING CAPILLARY MICROSCOPY IN SOLVING PROBLEMS
OF MATERIALS SCIENCE, BIOLOGY AND MEDICINE
И.В.Яминский1, 2, 3, 4, д.ф.-м.н., профессор МГУ имени М.В.Ломоносова, физический и химический факультеты, генеральный директор Центра перспективных технологий, директор Энергоэффективных технологий, вед. науч. сотр. ИНЭОС РАН, (ORCID: 0000-0001-8731-3947), А.И.Ахметова1, 2, 3, инженер НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ, ведущий специалист Центра перспективных технологий и Энергоэффективных технологий, (ORCID: 0000-0001-6363-8202) / yaminsky@nanoscopy.ru
I.V.Yaminskiy1, 2, 3, 4, Doctor of Sc. (Physics and Mathematics), Prof. of Lomonosov Moscow State University, Physical and Chemical departments, Director of Advanced Technologies Center, Director of Energy Efficient Technologies, Leading Sci. of INEOS RAS, А.I.Аkhmetova1, 2, 3, Engineer of A.N.Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Leading Specialist of Advanced Technologies Center and of Energy Efficient Technologies
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.3-4.222.228
Получено: 19.05.2020 г.
Разработка высокоэффективных режимов быстродействующего сканирующего зондового микроскопа, в первую очередь атомно-силовой и сканирующей капиллярной микроскопии, представляет особый интерес для успешного проведения биомедицинских исследований: изучения биологических процессов и морфологии биополимеров, определения антибиотикорезистентности бактерий, адресной доставки биомакромолекул, скринингу лекарств, раннему обнаружению биологических агентов (вирусов и бактерий) и т.д.
The development of highly efficient modes of a high-speed scanning probe microscope, primarily atomic force and scanning capillary microscopy, is of particular interest for successful biomedical research: studying biological processes and the morphology of biopolymers, determining antibiotic resistance of bacteria, targeted delivery of biomacromolecules, drug screening, early detection agents (viruses and bacteria), etc.
Визуализация биологических объектов в естественных средах в движении с высокой разрешающей способностью, не нарушая их функций, – крайне сложная задача. Исследования последних лет подтверждают, что динамическая структура и морфология белков и клеток, выявленные с помощью быстродействующего сканирующего зондового микроскопа (СЗМ), могут дать уникальную информацию о том, как функционируют различные клеточные процессы на молекулярном уровне.
Благодаря СЗМ стало возможно наблюдение за такими процессами, как движение РНК-полимеразы вдоль ДНК, конформационные изменения мембранных белков, движение хроматина, рост белковых кристаллов и др. Несмотря на то, что быстродействующий сканирующий зондовый микроскоп открывает существенные перспективы для изучения биомакромолекул и клеточных процессов, сам по себе он продолжает оставаться уникальным прибором, доступным только самым передовым лабораториям микроскопии в мире.
Цепочка созданных нами приборов СЗМ "Скан-8" (1987), "ФемтоСкан" (1996), "ФемтоСкан Х" (2012) пополнилась в настоящее время совмещенным атомно-силовым и сканирующим капиллярным микроскопом "ФемтоСкан Хi" (2019). Возможности сканирующей капиллярной микроскопии существенно шире, чем просто наблюдение трехмерного рельефа поверхности биологических объектов с низкой механической жесткостью [1, 2]. Использование многоканальных капилляров в качестве зондов позволяет проводить мультипараметрический анализ клеток. Химическая модификация одного или нескольких каналов капилляра превращает зонд в электрохимический наносенсор [3]. Капилляры с двумя или несколькими каналами дают возможность реализовать направленный массоперенос веществ, биомакромолекул (пептидов, белков, нуклеиновых кислот и пр.) на поверхность биообъекта или внутрь его объема (например, доставлять антибиотик к бактерии). Электрохимические электроды, встроенные в капилляр, перспективны для определения концентрации веществ вблизи клеточной мембраны.
Большой потенциал капиллярной микроскопии может быть реализован в биомедицинских приложениях, клинической диагностике, в тестировании лекарственных средств с использованием не культуры клеток, а всего лишь одной клетки.
Таким образом, СЗМ в настоящее время является идеальным и передовым методом для характеристики динамики сложного молекулярно-биологического механизма в условиях, близких in vivo.
Развитие зондовой микроскопии идет одновременно с решением сложных радиофизических задач:
В области наномеханики успешно решаются следующие задачи:
В области программного обеспечения актуальными задачами являются следующие:
Среди важных фундаментальных проблем можно назвать задачу определения физико-химических характеристик и свойств отдельных молекул полимера, таких как форма и конформация полимера, молекулярно-массовое распределение, тип ветвления, мобильность, адгезия, индуцированные различными факторами конформационные изменения. Стоит подчеркнуть, что эти характеристики, относящиеся к отдельным молекулам (в отличие от усредненных характеристик по ансамблю), не могут быть получены никакими другими методами, кроме методов СЗМ. Некоторые из этих свойств полимеров, такие как вид и степень разветвленности (например, у полиолефинов), являются важными для технологических применений, поскольку значительно влияют на ключевые эксплуатационные свойства полимерных материалов.
Еще одним классом фундаментальных проблем является вопрос самоорганизации отдельных макромолекул на различных подложках. Образующиеся в результате молекулярные архитектуры могут быть использованы для дизайна функциональных структур и шаблонов на микро- и нанометровых масштабах. Такие шаблоны, отличающиеся по степени гидрофильности/гидрофобности оптической активностью и электромагнитными свойствами, могут применяться в различных нанобиотехнологиях для создания сенсорных материалов, в нанолитографии, для хранения данных, в оптической связи, в биосенсорике и т.д.
Большое внимание уделяется вопросу исследования многокомпонентных полимерных материалов с помощью СЗМ. Композиционное картирование таких материалов является самым важным примером промышленного применения СЗМ. Многокомпонентные полимерные материалы распространены во многих сферах промышленности и поэтому являются предметом постоянного совершенствования, что требует изучения различных аспектов их морфологии и свойств на нанометровом масштабе. Возникновение в последние годы нерезонансного осциллирующего режима работы атомно-силового микроскопа открывает большие перспективы для композиционного картирования материалов, однако понимание взаимодействия кантилевера с образцом и интерпретация данных в этом режиме в настоящее время недостаточно развиты.
В настоящее время из-за постоянного уменьшения размеров функциональных структур и устройств существует большая потребность в количественных измерениях локальных механических и электрических свойств полимерных материалов. Большинство существующих методов анализа силового взаимодействия материалов использует консервативные модели (модели Герца, Снеддона, Джонсона – Кендалла – Робертса, Дерягина – Мюллера – Торопова), не учитывающие вязкоупругие эффекты. Использование таких моделей значительно ограничивает область их применимости. Для преодоления этих ограничений востребована разработка методов количественного анализа наномеханических данных с учетом вязкоупругого поведения и результатов электрических режимов работы СЗМ.
В настоящее время не удается визуализировать биологические процессы (рост клеток высших организмов, инфицирование клеток вирусом, конформационные переходы в хромосомах и пр.) в естественных средах с высоким пространственным разрешением (на уровне долей нанометра) и необходимой временной детализацией в единицы миллисекунд и менее. Изучение спектров колебаний бактерий и клеток в широком диапазоне частот при одновременном измерении их морфологии открывает новые возможности в области структурной биологии: исследование стабильности вирусов, взаимодействие препаратов на бактериальные клетки и вирусы, решение задач адресной доставки биологических веществ в ткани и пр. Структурные и динамические характеристики белковой молекулы играют центральную роль в обеспечении их биологических функций. Быстродействующая сканирующая зондовая микроскопия открывает широкие перспективы изучения белковых макромолекул в динамике. Она становится практическим инструментом при проектировании ДНК- и белковых биочипов, перспективных для дальнейшего использования в медицинской диагностике. При этом становится возможным широкое использование биосенсоров, построенных на биоспецифическом взаимодействии без использования каких-либо маркеров.
Высокоскоростной СЗМ позволяет наблюдать динамические молекулярные процессы, происходящие на поверхностях живых бактерий и в эукариотических клетках.
Актуальность широкого внедрения в научную практику методов высокоскоростной сканирующей зондовой микроскопии (ВСЗМ), включая адресную доставку реагентов, обусловлена требованиями современной медицины, в том числе задачами молекулярной диагностики и персонализированной медицины.
При создании аппаратуры ВСЗМ и появлении ее на рынке высоких технологий появится новая область молекулярной медицины с широким спектром применения и возможностей, многие из которых сейчас предсказать не удастся. Перспективные области – клиническая диагностика инфекционных заболеваний, скрининг лекарств, адресная доставка веществ в ткани и пр. В области фундаментальных применений появляется уникальная возможность экспериментальных наблюдений процессов в живой природе в их временном развитии в жидких средах.
Сканирующая капиллярная микроскопия необходима при разработке физических основ процессов 2D- и 3D-печати полимерами, биомакромолекулами, вирусными и вирусоподобными частицами для решения задач молекулярной и клеточной медицины, конструирования биосенсоров. 2D- и 3D-печать с помощью капиллярной микроскопии может проводиться биомакромолекулами и биообъектами: ДНК, РНК, белками, липидами, вирусами и вирусоподобными частицами. Визуализация структур может осуществляться как атомно-силовой, так и сканирующей капиллярной микроскопией.
Последовательность ДНК играет важную роль в сборке нуклеосом. И хотя мотивы ДНК с высокой специфичностью к нуклеосомам были определены, остаются неясными такие важные вопросы: "Как последовательность ДНК меняет ее конформацию и как последовательность ДНК способствует взаимодействию между нуклеосомами?"
Ответы на эти вопросы можно получить с помощью зондовой микроскопии. Высокоскоростная сканирующая зондовая микроскопия используется для прямой визуализации структуры и динамики ДНК. Возможности высокого временного и пространственного разрешения ВСЗМ приведут к новым моделям и описаниям функциональных механизмов этих биологических систем. ВСЗМ способна непосредственно визуализировать динамику конформации ДНК, комплексов белок-ДНК и белковых олигомеров с временным интервалом сбора данных в единицы микросекунд.
Реализуемый с помощью капиллярного микроскопа метод 2D-печати существенно отличается от метода планарной литографии. Сканирующий капиллярный микроскоп позволяет отслеживать рельеф неровной и шероховатой поверхности и, соответственно, реализовывать 2D-печать на этой поверхности. В этом смысле данный метод фактически является разновидностью 3D-печати.
В настоящем кратком очерке удалось раскрыть только часть того удивительного и увлекательного направления, которым является быстродействующая и совмещенная атомно-силовая и сканирующая капиллярная микроскопия. Многие достижения и открытия еще впереди.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 17-52-560001.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Akhmetova A.I., Yaminsky I.V. Scanning capillary microscopy // Nanoindustry. 2017. № 7 (78). PP. 42–47.
Yaminsky I.V. Scanning capillary microscopy // Nanoindustry. 2016. № 1 (63). PP. 76–79.
Paolo A., Sergiy T., Jan C. et al. Electrochemical nanoprobes for single-cell analysis // ACS Nano. 2014. Vol. 8. No. 1. P. 875–884.
HIGH-SPEED ATOMIC FORCE AND SCANNING CAPILLARY MICROSCOPY IN SOLVING PROBLEMS
OF MATERIALS SCIENCE, BIOLOGY AND MEDICINE
И.В.Яминский1, 2, 3, 4, д.ф.-м.н., профессор МГУ имени М.В.Ломоносова, физический и химический факультеты, генеральный директор Центра перспективных технологий, директор Энергоэффективных технологий, вед. науч. сотр. ИНЭОС РАН, (ORCID: 0000-0001-8731-3947), А.И.Ахметова1, 2, 3, инженер НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ, ведущий специалист Центра перспективных технологий и Энергоэффективных технологий, (ORCID: 0000-0001-6363-8202) / yaminsky@nanoscopy.ru
I.V.Yaminskiy1, 2, 3, 4, Doctor of Sc. (Physics and Mathematics), Prof. of Lomonosov Moscow State University, Physical and Chemical departments, Director of Advanced Technologies Center, Director of Energy Efficient Technologies, Leading Sci. of INEOS RAS, А.I.Аkhmetova1, 2, 3, Engineer of A.N.Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Leading Specialist of Advanced Technologies Center and of Energy Efficient Technologies
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.3-4.222.228
Получено: 19.05.2020 г.
Разработка высокоэффективных режимов быстродействующего сканирующего зондового микроскопа, в первую очередь атомно-силовой и сканирующей капиллярной микроскопии, представляет особый интерес для успешного проведения биомедицинских исследований: изучения биологических процессов и морфологии биополимеров, определения антибиотикорезистентности бактерий, адресной доставки биомакромолекул, скринингу лекарств, раннему обнаружению биологических агентов (вирусов и бактерий) и т.д.
The development of highly efficient modes of a high-speed scanning probe microscope, primarily atomic force and scanning capillary microscopy, is of particular interest for successful biomedical research: studying biological processes and the morphology of biopolymers, determining antibiotic resistance of bacteria, targeted delivery of biomacromolecules, drug screening, early detection agents (viruses and bacteria), etc.
Визуализация биологических объектов в естественных средах в движении с высокой разрешающей способностью, не нарушая их функций, – крайне сложная задача. Исследования последних лет подтверждают, что динамическая структура и морфология белков и клеток, выявленные с помощью быстродействующего сканирующего зондового микроскопа (СЗМ), могут дать уникальную информацию о том, как функционируют различные клеточные процессы на молекулярном уровне.
Благодаря СЗМ стало возможно наблюдение за такими процессами, как движение РНК-полимеразы вдоль ДНК, конформационные изменения мембранных белков, движение хроматина, рост белковых кристаллов и др. Несмотря на то, что быстродействующий сканирующий зондовый микроскоп открывает существенные перспективы для изучения биомакромолекул и клеточных процессов, сам по себе он продолжает оставаться уникальным прибором, доступным только самым передовым лабораториям микроскопии в мире.
Цепочка созданных нами приборов СЗМ "Скан-8" (1987), "ФемтоСкан" (1996), "ФемтоСкан Х" (2012) пополнилась в настоящее время совмещенным атомно-силовым и сканирующим капиллярным микроскопом "ФемтоСкан Хi" (2019). Возможности сканирующей капиллярной микроскопии существенно шире, чем просто наблюдение трехмерного рельефа поверхности биологических объектов с низкой механической жесткостью [1, 2]. Использование многоканальных капилляров в качестве зондов позволяет проводить мультипараметрический анализ клеток. Химическая модификация одного или нескольких каналов капилляра превращает зонд в электрохимический наносенсор [3]. Капилляры с двумя или несколькими каналами дают возможность реализовать направленный массоперенос веществ, биомакромолекул (пептидов, белков, нуклеиновых кислот и пр.) на поверхность биообъекта или внутрь его объема (например, доставлять антибиотик к бактерии). Электрохимические электроды, встроенные в капилляр, перспективны для определения концентрации веществ вблизи клеточной мембраны.
Большой потенциал капиллярной микроскопии может быть реализован в биомедицинских приложениях, клинической диагностике, в тестировании лекарственных средств с использованием не культуры клеток, а всего лишь одной клетки.
Таким образом, СЗМ в настоящее время является идеальным и передовым методом для характеристики динамики сложного молекулярно-биологического механизма в условиях, близких in vivo.
Развитие зондовой микроскопии идет одновременно с решением сложных радиофизических задач:
- временной синхронизации большого числа независимых приемных и управляющих сигналов для систем нелинейной обратной связи;
- адаптивных алгоритмов цифровой обработки данных с использованием сверхбыстродействующих ПЛИС-контроллеров (FPGA);
- развития элементов искусственного интеллекта и информационной базы данных для принятия решений в сложных системах с нелинейной обратной связью;
- формирования и обработки сигналов с использованием аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей мегагерцового и гигагерцового диапазонов.
В области наномеханики успешно решаются следующие задачи:
- сверхточное позиционирование (с точностью до сотых долей нанометров) зонда на больших полях размером до 200 мкм;
- минимизация температурного дрейфа за счет использования высокой симметрии механической конструкции до сотых долей нанометров в минуту;
- оптимизация габаритных размеров системы сканирования благодаря поиску новых решений – электромагнитного сканирования, пьезокерамического сканирования с использованием новых материалов, термосканирования на основе минисканеров с низкой теплоемкостью и других возможных принципов, выбор и обоснование оптимальных режимов перемещений;
- получение быстродействующих зондов с рабочей частотой в диапазоне 10–100 МГц;
- разработка научных основ метрологии нанометровых перемещений.
В области программного обеспечения актуальными задачами являются следующие:
- достижение устойчивой адаптивной обратной связи с элементами самообучения;
- автоматическое формирование базы данных изображений с хранением в интеллектуальном репозитарии;
- построение системы распознавания образов динамических процессов в живой природе;
- создание новых алгоритмов обработки и визуализации многомерных данных, в том числе с применением режимов виртуальной реальности и искусственного интеллекта.
Среди важных фундаментальных проблем можно назвать задачу определения физико-химических характеристик и свойств отдельных молекул полимера, таких как форма и конформация полимера, молекулярно-массовое распределение, тип ветвления, мобильность, адгезия, индуцированные различными факторами конформационные изменения. Стоит подчеркнуть, что эти характеристики, относящиеся к отдельным молекулам (в отличие от усредненных характеристик по ансамблю), не могут быть получены никакими другими методами, кроме методов СЗМ. Некоторые из этих свойств полимеров, такие как вид и степень разветвленности (например, у полиолефинов), являются важными для технологических применений, поскольку значительно влияют на ключевые эксплуатационные свойства полимерных материалов.
Еще одним классом фундаментальных проблем является вопрос самоорганизации отдельных макромолекул на различных подложках. Образующиеся в результате молекулярные архитектуры могут быть использованы для дизайна функциональных структур и шаблонов на микро- и нанометровых масштабах. Такие шаблоны, отличающиеся по степени гидрофильности/гидрофобности оптической активностью и электромагнитными свойствами, могут применяться в различных нанобиотехнологиях для создания сенсорных материалов, в нанолитографии, для хранения данных, в оптической связи, в биосенсорике и т.д.
Большое внимание уделяется вопросу исследования многокомпонентных полимерных материалов с помощью СЗМ. Композиционное картирование таких материалов является самым важным примером промышленного применения СЗМ. Многокомпонентные полимерные материалы распространены во многих сферах промышленности и поэтому являются предметом постоянного совершенствования, что требует изучения различных аспектов их морфологии и свойств на нанометровом масштабе. Возникновение в последние годы нерезонансного осциллирующего режима работы атомно-силового микроскопа открывает большие перспективы для композиционного картирования материалов, однако понимание взаимодействия кантилевера с образцом и интерпретация данных в этом режиме в настоящее время недостаточно развиты.
В настоящее время из-за постоянного уменьшения размеров функциональных структур и устройств существует большая потребность в количественных измерениях локальных механических и электрических свойств полимерных материалов. Большинство существующих методов анализа силового взаимодействия материалов использует консервативные модели (модели Герца, Снеддона, Джонсона – Кендалла – Робертса, Дерягина – Мюллера – Торопова), не учитывающие вязкоупругие эффекты. Использование таких моделей значительно ограничивает область их применимости. Для преодоления этих ограничений востребована разработка методов количественного анализа наномеханических данных с учетом вязкоупругого поведения и результатов электрических режимов работы СЗМ.
В настоящее время не удается визуализировать биологические процессы (рост клеток высших организмов, инфицирование клеток вирусом, конформационные переходы в хромосомах и пр.) в естественных средах с высоким пространственным разрешением (на уровне долей нанометра) и необходимой временной детализацией в единицы миллисекунд и менее. Изучение спектров колебаний бактерий и клеток в широком диапазоне частот при одновременном измерении их морфологии открывает новые возможности в области структурной биологии: исследование стабильности вирусов, взаимодействие препаратов на бактериальные клетки и вирусы, решение задач адресной доставки биологических веществ в ткани и пр. Структурные и динамические характеристики белковой молекулы играют центральную роль в обеспечении их биологических функций. Быстродействующая сканирующая зондовая микроскопия открывает широкие перспективы изучения белковых макромолекул в динамике. Она становится практическим инструментом при проектировании ДНК- и белковых биочипов, перспективных для дальнейшего использования в медицинской диагностике. При этом становится возможным широкое использование биосенсоров, построенных на биоспецифическом взаимодействии без использования каких-либо маркеров.
Высокоскоростной СЗМ позволяет наблюдать динамические молекулярные процессы, происходящие на поверхностях живых бактерий и в эукариотических клетках.
Актуальность широкого внедрения в научную практику методов высокоскоростной сканирующей зондовой микроскопии (ВСЗМ), включая адресную доставку реагентов, обусловлена требованиями современной медицины, в том числе задачами молекулярной диагностики и персонализированной медицины.
При создании аппаратуры ВСЗМ и появлении ее на рынке высоких технологий появится новая область молекулярной медицины с широким спектром применения и возможностей, многие из которых сейчас предсказать не удастся. Перспективные области – клиническая диагностика инфекционных заболеваний, скрининг лекарств, адресная доставка веществ в ткани и пр. В области фундаментальных применений появляется уникальная возможность экспериментальных наблюдений процессов в живой природе в их временном развитии в жидких средах.
Сканирующая капиллярная микроскопия необходима при разработке физических основ процессов 2D- и 3D-печати полимерами, биомакромолекулами, вирусными и вирусоподобными частицами для решения задач молекулярной и клеточной медицины, конструирования биосенсоров. 2D- и 3D-печать с помощью капиллярной микроскопии может проводиться биомакромолекулами и биообъектами: ДНК, РНК, белками, липидами, вирусами и вирусоподобными частицами. Визуализация структур может осуществляться как атомно-силовой, так и сканирующей капиллярной микроскопией.
Последовательность ДНК играет важную роль в сборке нуклеосом. И хотя мотивы ДНК с высокой специфичностью к нуклеосомам были определены, остаются неясными такие важные вопросы: "Как последовательность ДНК меняет ее конформацию и как последовательность ДНК способствует взаимодействию между нуклеосомами?"
Ответы на эти вопросы можно получить с помощью зондовой микроскопии. Высокоскоростная сканирующая зондовая микроскопия используется для прямой визуализации структуры и динамики ДНК. Возможности высокого временного и пространственного разрешения ВСЗМ приведут к новым моделям и описаниям функциональных механизмов этих биологических систем. ВСЗМ способна непосредственно визуализировать динамику конформации ДНК, комплексов белок-ДНК и белковых олигомеров с временным интервалом сбора данных в единицы микросекунд.
Реализуемый с помощью капиллярного микроскопа метод 2D-печати существенно отличается от метода планарной литографии. Сканирующий капиллярный микроскоп позволяет отслеживать рельеф неровной и шероховатой поверхности и, соответственно, реализовывать 2D-печать на этой поверхности. В этом смысле данный метод фактически является разновидностью 3D-печати.
В настоящем кратком очерке удалось раскрыть только часть того удивительного и увлекательного направления, которым является быстродействующая и совмещенная атомно-силовая и сканирующая капиллярная микроскопия. Многие достижения и открытия еще впереди.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 17-52-560001.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Akhmetova A.I., Yaminsky I.V. Scanning capillary microscopy // Nanoindustry. 2017. № 7 (78). PP. 42–47.
Yaminsky I.V. Scanning capillary microscopy // Nanoindustry. 2016. № 1 (63). PP. 76–79.
Paolo A., Sergiy T., Jan C. et al. Electrochemical nanoprobes for single-cell analysis // ACS Nano. 2014. Vol. 8. No. 1. P. 875–884.
Отзывы читателей
