Проект реализуется в сотрудничестве с компанией ICAPPIC
при поддержке Фонда содействия инновациям

ИНТЕГРА Марлин

Новейшая система АСМ-Раман-СМИП для биологических и локальных
электрохимических исследований

Высокоскоростная сканирующая микроскопия ионной проводимости
Бесконтактное исследование живых клеток в естественной физиологической среде
Измерение механических свойств в широком диапазоне жесткостей
Patch-clamp измерения с нанометровой локализацией
Комбинация с оптическими методиками

Принцип СМИП

СМИП (сканирующая ионно-проводящая микроскопия) - это метод СЗМ, который использует нанопипетку (острый стеклянный электрод) для бесконтактного трехмерного картирования поверхности с высоким разрешением. В СМИП расстояние между зондом и образцом контролируется уменьшением ионного тока, протекающего через наконечник по мере приближения к поверхности образца.
Science (1989) 243: 641

a)

b)

c)

d)

Непрерывные и «скачковые» СМИП изображения нейронной клетки с сильно развитым рельефом. (a) Рисунок сканирующего зонда с нанопипеткой, работающего в режиме непрерывного сканирования, сталкивающегося со сферическим объектом, имеющим крутой вертикальный наклон. (b) Рисунок “скачкового” режима, используемого в HPICM, показывающий, как пипетка отводится в положение значительно выше образца перед приближением к поверхности. (c,d) Изображения одного и того же фиксированного нейрона гиппокампа, полученного сначала в “скачковом” режиме (d) и затем в режиме растрового сканирования слева направо (c), используя ту же нанопипетку

Скачковый алгоритм, применяемый к СМИП, позволяет отображать неровные и слабозакрепленные объекты с высоким разрешением, благодаря тому, что зонд-пипетка всегда приближается к образцу сверху, а не «тащит» его по поверхности.
Nature Meth. (2009) 6: 279-281

Запись вебинара, проведенного Проф. Юрием Корчевым (Лондонский имперский колледж): «ИНТЕГРА Марлин: применения сканирующей ионно-проводящей микроскопии в комбинации с АСМ и оптическими методиками».

СМИП визуализация живых клеток

Бесконтактный скачковый алгоритм СМИП позволяет проводить быстрые и стабильные измерения мягких и сильно «гофрированных» объектов с высоким разрешением, таких как живые клетки, в естественной физиологической среде.
Поскольку метод сканирования гарантирует, что зонд всегда приближается к образцу в вертикальном направлении, становится возможным визуализировать даже те объекты, которые «подвешены» в пространстве.

СМИП-изображение нейрона из мышиного гиппокампа 10×10×6,3 мкм

СМИП-изображение клеток меланомы В16 25×25×5,4 мкм

СМИП-изображение клеток карциномы PC3 предстательной железы человека 40×40×6,8 мкм

СМИП-изображение живого нейрона из гиппокампа мыши 40×40×13.3 мкм

“Smart Patch-Clamp” – метод локальной фиксации потенциала (ЛФП) с высокой локализацией

Метод “Smart path-clamp” объединяет в себе обычный метод ЛФП и СМИП. Методом СМИП получается изображение рельефа высокого разрешения. Далее зонд позиционируется в заданную на поверхности координату для последующей записи ионного тока.
Neuron (2013) 79. 1067-77

ЛФП записи функциональных пресинаптических ионных каналов с нанометровой локализацией

Внеклеточное рН-картирование одиночных живых клеток

Внеклеточное картирование рН живых объектов, таких как раковые клетки, с высоким пространственным разрешением и чувствительностью может быть осуществлено с помощью СМИП с использованием двухканальной нанопипетки. Морфология и pH-карта клеток с низкой буферизацией живых клеток меланомы показаны слева. Размер изображений: 40×40 мкм.
Nature Comm. (2019) 10, 5610

СЭХМ

Сканирующая электрохимическая микроскопия (СЭХМ) является мощным инструментом для локальных электрохимических исследований. Она успешно используется для визуализации динамики переноса электронов в 2D-системах или аккумуляторных электродах.
Nature Comm. (2014) 5, 5450

Рельеф

Ток

Изображения рельефа и тока LiFePO₄ электрода

АСМ высокого разрешения

АСМ-микроскопия высокого разрешения доступна при использовании контактного, амплитудно-модуляционного и HybriD методов, обладая самым низким на рынке отношением сигнал / шум (до 25 фм / √Гц) системы оптической регистрации изгибов кантилевера.

200×200×100 нм АСМ изображение рельефа частиц риновируса с высоким разрешением

Количественные наномеханические исследования (КНИ)

Комбинация СМИП и HybriD™ метода АСМ расширяет область применимости количественного наномеханического картирования модуля упругости в реальном времени до 10 порядков (от единиц Па до десятков ГПа), сохраняя возможность проведения экспериментов с использованием одноточечной силовой спектроскопии. Слабое или неинвазивное взаимодействие острия зонда с образцом позволяет исследовать мягкие биологические и гелеобразные образцы, в т.ч. слабо прикрепленные к субстрату.

СМИП карта модуля Юнга живого фибробласта. 25×25 мкм E=2 Па..3,4 МПа

Одномолекулярная силовая спектроскопия: измерение силы стрептавидин-биотинового сродства

Карта модуля Юнга стволовой клетки, полученная с применением HybriD метода. 18×18 мкм E=200 kPa..50 MPa

HybriD Mode™

Корреляционная визуализация

Безупречная аппаратная и программная интеграция АСМ/СМИП с конфокальной рамановской / флуоресцентной микроскопией обеспечивает самый широкий спектр дополнительной информации об образце. Одновременно измеренные карты АСМ/СМИП и комбинационного рассеяния / флуоресценции для одной и той же области образца дают дополнительную информацию о его физических свойствах и химическом составе.
При использовании специально приготовленных зондов, работающих как «наноантенны», комбинация АСМ/СМИП-ГКР, называемая зондово-усиленным комбинационным рассеянием (Tip Enhanced Raman Scattering - TERS), позволяет выполнять оптическое картирование с разрешением, лучше дифракционного предела.

a)

b)

c)

Комбинированные АСМ-Рамановские микроскопические исследования цианобактериальной пленки. Карта изображения фазы АСМ (а). Рамановская карта, показывающая распределение интенсивности полосы Рамана при 1521 см^-1 соответствующей бета-каротину (с). Наложение рамановской карты на АСМ изображение (б). Типичный спектр комбинационного рассеяния образца, содержащего полосу 520 см^-1, которая представляет собой моду Si-Si растяжения кремниевого АСМ-зонда, и полосы 1160 см^-1 и 1521 см^-1, характерные для бета-каротина.

Спецификация

СМИП

Контроль положения: емкостные датчики обратной связи по X,Y,Z
Диапазон перемещения по XY: 30×30 мкм (опционально до 100×100 мкм)
Диапазон перемещения по Z: 25 мкм
Точность положения по Z: 0.1 нм
Применения: СМИП (Прыжковый метод), СЭХМ, Интеллектуальный метод ЛФП, Микроинъекции, КНМ, pH картирование
Типичное время получения изображения: менее 5 минут (зависит от номера точки и шероховатости образца)

АСМ

XYZ сканер с обратной связью 100×100×10 мкм
Высокопроизводительный низкошумящий АСМ: Z шум <0.1 нм (RMS в плосе 10-1000 Гц)
Измерения в газовой и жидкостной средах
Применения: все стандартные АСМ методы (40+), Силовая спектроскопия
Нерезонансная колебательная методика HybriD™, обеспечивающая прямое и быстрое регистрацию силы для КНМ картирования (E-модуль, адгезия, деформация и т. д.)

Оптическая спектроскопия

Конфокальные КР/Флуоресцентная/Рэлеевская визуализации получаются одновременно с АСМ/СМИП
Дифракционно ограниченное пространственное разрешение: <200 нм по XY, <500 нм поZ (с иммерсионным объективом)
Истинная клнфокальность, моторизованный конфокальный пинхол для оптимального сигнала и конфокальности
Бесступенчатый ND-фильтр с диапазоном 1 - 0,001 для точного изменения мощности лазера
Моторизованный расширитель / коллиматор с переменным лучом: регулирует диаметр и коллимацию лазерного луча индивидуально для каждого лазера и каждого используемого объектива
Полностью автоматизированное переключение между различными лазерами - с несколькими кликами мыши
Полная 3D (XYZ) конфокальная визуализация с мощным анализом изображений
Высокоэффективный спектрометр длиной 520 мм с 4 моторизованными решетками
Доступны видимый, УФ и ИК спектральные диапазоны
Решетка Эшелле со сверхвысокой дисперсией; спектральное разрешение: 0,007 нм (<0,1 см^-1)
Может быть установлено до 3 различных детекторов
- ТЭ охлаждаемые (до -100 °C) CCD/EMCCD камеры
- ЛФД в режиме счетчика фотонов или FLIM детектор
- ФЭУ для быстрой конфокальной лазерной (Рэлеевской) визуализации
Гибкая моторизованная поляризационная оптика в каналах возбуждения и обнаружения, кроссполяризованные рамановские измерения
Рамановская спектроскопия с низким волновым числом / ТГц: <10 см^-1 с объемными фильтрами Брэгга
Гиперспектральная визуализация (запись полного спектра комбинационного рассеяния в каждой точке 1D, 2D или 3D конфокального сканирования) с последующим программным анализом
Оптика с максимально возможным разрешением используется одновременно с АСМ/СМИП: до 1,45 NA
Двойное сканирование: сканирование по образцу и сканирование лазерным пятном (для картирования горячей точки в TERS)
Сканирование с обратной связью для точного позиционирования лазерного пятна на кончике (важно для СБОМ, TERS)

Свяжитесь с нами

Заполните форму для запроса дополнительной информации

Узнать больше