Примеры использования сканирующей зондовой микроскопии в биологических исследованиях

06 дек 2021г.

Электрохимия сканирующего зонда может применяться для локального исследования биологических систем. Ряд биологических процессов приводит к изменению локальных электрохимических характеристик исследуемой системы. Следуя локальным электрохимическим характеристикам, электрохимия сканирующего зонда ответила на ряд вопросов, указанных далее.

 

Глоссарий

СЕХМ  (SECM), сканирующая электрохимическая микроскопия - измерение локальной электрохимической активности образца с химической селективностью. Также можно измерить местный импеданс образца.

LEIS (спектроскопия электрохимического импеданса) - измерение локальной разности импеданса и поэтапная спектроскопия электрохимического импеданса.

SKP (Кельвин-Зондовая силовая микроскопия) - локальное бесконтактное измерение рабочих функций образца. Также можно измерить топографию.

SVET (техника сканирующего вибрирующего электрода) - измерение локального распределения тока образца в электролите. Также известен как вибрационный зонд.

Система сканирующих капель (SDS) - локальные электрохимические измерения и измерения импеданса образца внутри капли.

Оптический профилировщик поверхности (OSP) - бесконтактное измерение топографии местного образца.

 

Ресурс 32d min

 

 

Можно ли определить морфологию клеток?

Ток зонда в dc-SECM зависит от активности образца и топографии. Когда клетка находится на проводящей подложке и неактивна по отношению к выбранному окислительно-восстановительному медиатору, она будет выглядеть как слаботочная область с определенной морфологией. В отличие от оптических измерений клеток, морфология является трехмерной с областями наименьшего тока, отражающими самые высокие области клетки.

(F. Razzaghi, et al., Electrochimica Acta 157 (2015) 95–100)

Величина переменного тока, измеренная на изолирующем образце, таком как ячейка, зависит от расстояния между зондом и образцом. Когда ac-SECM используется для измерения морфологии клетки, области с низкой величиной переменного тока относятся к областям с высокой топографией клетки.

(P. M. Diakowski, Z. Ding, Physical Chemistry Chemical Physics 9 (2007) 5966–5974)

Можно ли различать разные биомолекулы?

Изменения конформации, гибридизации, поляризации и т. д. иммобилизованных биомолекул вызывают изменения поверхностного потенциала. Это изменение поверхностного потенциала может быть обнаружено измерениями SKP как изменение контактной разности потенциалов. Используя контактную разность потенциалов, можно различать биомолекулы.

(D. C. Hansen, et al., Langmuir 19 (2003) 7514-7520)

Можно ли определить влияние токсина на проницаемость клеточной мембраны?

dc-SECM использует специфическое смещение зонда SECM для выполнения химически селективных измерений. В этих измерениях ток напрямую зависит от концентрации химического вещества. Если токсин вызывает изменение проницаемости клеточной мембраны, изменение текущего сигнала будет измеряться зондом. Это может быть отражено в кривых захода на посадку и сканировании площадей.

(M. S. M. Li, et al., Journal of Physical Chemistry C 120 (2016) 6094−6103)

Можно ли следить за фотосинтетическими процессами?

Во время фотосинтеза образуется O2. Зонд SECM может быть смещен для обнаружения выделяемого O2 за счет восстановления кислорода. Более высокие значения тока указывают на более высокую концентрацию O2 и более высокую фотосинтетическую активность. Это можно использовать для определения расположения устьиц и сравнения условий освещения при фотосинтезе.

(M. Tsionsky, et al., Plant Physiology, 113 (1997) 895-901)

Вибрационный зонд чувствительно измеряет локальную плотность тока образца в растворе. Фотосинтетические процессы, такие как открытие и закрытие замыкающих клеток в устьицах растений, связаны с изменениями локальной плотности тока, измеряемой вибрирующим зондом. Измеряя цикл вибрационным датчиком, можно измерить изменение плотности тока с течением времени, чтобы обнаружить влияние различных световых и темных условий.

(J. S. Lee, Journal of Plant Biology 49 (2006) 186-192)

Можно ли следить за процессом заживления?

Когда происходит ранение, от ран возникают электрические поля. По мере исцеления электрические поля меняются и, наконец, исчезают. Вибрирующий зонд измеряет плотность тока, возникающую из-за естественных электрических полей, возникающих на образце в растворе. Сканирование области зацикливания позволяет отслеживать изменения с течением времени.

(L. Li, et al., Wound Repair and Regeneration 20 (2012) 840–851)

Ранение происходит в присутствии электрического поля в месте раны и рядом с ним. SKP измеряет контактную разность потенциалов между зондом и образцом, на которую влияет электрическое поле на поверхности. Таким образом, изменения в электрическом поле могут быть обнаружены и прослежены зондом SKP.

(R. Nuccitelli, et al., Wound Repair and Regeneration 16 (2008) 432-441)

Можно ли измерить метаболизм клеток?

dc-SECM в режиме генератор-коллектор измеряет ток, связанный с окислительно-восстановительным медиатором, производимым образцом. Более высокие токи указывают на области с более высокой концентрацией медиатора, продуцируемого образцом. Это используется в исследованиях клеточного метаболизма с двумя медиаторными системами. Один медиатор проникает в клетку и взаимодействует с окислительно-восстановительными ферментами клетки. Преобразованный медиатор может затем взаимодействовать со вторым медиатором, который обнаруживается зондом SECM. Следовательно, более высокие токи указывают на области более высокой метаболической активности.

(A. Ramanaviciusa, et al., Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 149 (2017) 1–6)

 

 

 

 
Поделиться в соцсетях:

Связаться с нами

Если у Вас остались вопросы или вы хотите заказать
продукцию, просто заполните форму ниже

Неверный ввод
Неверный ввод
Неверный ввод
Неверный ввод
Неверный ввод
  • г. Минск, 220 073, ул. Скрыганова, 14,
    помещение номер 23

  • +7 (969) 077-72-72 (WhatsApp)

  • +375 (17) 270-07-81

  • +375 (29) 626-19-06

  • info@ilpa-tech.ru

  • Связаться с нами