Nanosurf Flex-Bio生物型原子力显微镜
结合多功能和高性能的生命科学用AFM
生命科学研究的一个关键成功因素是融合多种分析技术。使用Nanosurf的Flex-Bio，您可以将此系统的液体AFM成像、光谱学和纳米操作能力与倒置显微镜的高端光学技术结合起来。
生命科学研究的超灵活系统设计
Flex-Bio配备了手动和电动移动台，可以在蔡司、奥林巴斯、尼康和徕卡倒置显微镜上或独立平台上无缝集成。在倒置显微镜下，光学和AFM数据可以相互关联，如图所示为人类视网膜内界膜(ILM)。
（A）生理缓冲液中分离的ILM的明视野图像。（B）显示抗层粘连蛋白染色的相同切片的荧光图像。（C）ILM截图的AFM形貌图;也在B中显示为叠加的方块截图.（D）相同截图的AFM刚度分布。每个点的颜色表示由在各个位置记录的力曲线计算的局部刚度值。 （E）D中所示的刚度数据的直方图。（F）在ILM和玻璃基板上获得的典型的力-位移曲线。这些曲线将转换为力 - 压痕数据，然后可以计算刚度。生物组织的刚度分布已被证明是诸如年龄相关性黄斑变性、关节炎和癌症等疾病的标志物。数据提供：Marko Loparic，Marija Plodinec，Philip Oertle和Paul B. Henrich，Biozentrum / SNI / UHBS，瑞士巴塞尔大学
模块化平台，悬臂基座和相应软件的概念让系统可以轻松升级，以获得生命科学和材料研究中的许多新可能性。 比如Flex-FPM 用于细胞和纳米操作，Flex-ANA用于自动纳米力学分析。此外，最初为Flex-Axiom系统开发的高级模式，如MFM和KPFM，也可用于Flex-Bio。对于不需要从下方进行光学访问的测量，例如对于像细菌视紫红质这样的样品的成像和光谱，使用一个独立移动台兼容于Flex-Bio和Nanosurf Isostage隔振台和AE300隔声罩，则系统通常更加紧凑好用。
(A)一个带有独立移动台，隔振台和隔声罩的Flex-Bio系统。(B)2D细菌视紫红质晶体[140 nm 扫描范围]。 (C)B的功率谱，显示出远超过1nm的横向分辨率[虚线圆圈]。(D)细菌视紫红质晶体的单分子力谱。
在日常使用中真正重要的实用细节
带有对齐结构的悬臂基座可与包含对齐槽的悬臂一起使用。这提供了微米级重定位精度，避免了激光对准，并允许您一次又一次地找到相同的样本特征。悬臂从上到下进入图像，因此无论您是通过眼睛，CCD相机还是AFM（以默认扫描角度扫描），样品方向始终相同。
对准芯片技术
独立移动台的顶视图
倒置显微镜的顶视图, 图片提供: O. Guilaume-Gentil, 瑞士苏黎世联邦理工学院
Flex-Bio 成像模式
以下描述为仪器所具备的模式。某些模式可能需要其他组件或软件选项。详情请浏览宣传册或直接联系我们。
标准成像模式
静态力模式
横向力模式
动态力模式 (轻敲模式)
相成像模式
热成像模式
热扫描显微 (SThM)
磁性能
磁力显微
电性能
导电探针 AFM (C-AFM)
压电力显微 (PFM)
静电力显微 (EFM)
开尔文探针力显微镜（KPFM）
扫描扩散电阻显微 (SSRM)
机械性能
力调制
刚度和模量
力谱
力映射
其他机械模式
刻蚀和纳米操作
电化学 AFM (EC-AFM)
Flex-Bio 应用示例
I型胶原纤维的成像
胶原蛋白是哺乳动物中含量最丰富的蛋白质，占全身蛋白质含量的25％以上。它是结缔组织细胞外基质的主要结构蛋白，为肌腱和骨骼提供抗拉强度。在哺乳动物中发现的大多数胶原蛋白是纤维状的I型胶原蛋白。I型胶原纤维显示典型的周期性形态，即所谓的D-带。D-带是由各个胶原分子的交错自组装形成较大的原纤维，周期为约67nm。 来自ETHZürich的Snedeker教授的研究小组记录了来自大鼠肌腱的胶原纤维的图像。Snedeker教授的研究领域之一是肌腱力学和生物学
几种I型胶原纤维的3D AFM形貌
I型胶原纤维的AFM形貌图
与地形图像一起记录的 AFM 偏转图像。
AFM形貌3D图很好地显示了所有原纤维上I型胶原的典型周期性D带。使用Nanosensors PPP-XYCONTR悬臂以静态模式记录胶原蛋白的形貌。AFM图像处理采用的是Nanosurf报告软件。胶原纤维的制备和成像由瑞士苏黎世联邦理工学院生物力学研究所的Uniklinik Balgrist的Snedeker教授研究小组的Massimo Bagnani进行。
对活培养细胞的测量
力学生物学是一个新兴的研究领域，涉及改变物理力或改变细胞和组织的力学特性的效果。一些疾病，例如纤维化和动脉粥样硬化与组织硬度的变化有关。此外，在癌症中，癌细胞的转移潜力取决于它们的弹性模量。下图使用了Nanosurf Flex-Bio系统和Flex-ANA软件测量了人乳腺基底上皮细胞系活细胞的弹性模量。
弹性模量分布
来自力映射的未受干扰的细胞形貌
第一幅图像显示在浸入细胞培养基中的活乳腺上皮细胞上记录的弹性模量（以kPa计）。可以清楚地观察到细胞内弹性模量的差异。细胞周围的暗区源自更硬的细胞培养皿基质。
第二幅图像显示了从力映射数据中提取的未受干扰的细胞形貌。根据每条力曲线的接触点确定形貌，从而显示零施加力下的细胞形貌。
映射到3D形貌的弹性模量
弹性模量分布
弹性模量数据映射到3D形貌，可以将两个通道的信息关联起来。使用Gwyddion软件生成三维图像。
最后一张图显示了从纳米力学力映射实验中提取的弹性模量分布。模量较低时的峰值对应于细胞的刚度。右边的峰来自细胞培养基质，并显示出高得多的弹性模量。
AFM 数据提供 Philipp Oertle, 巴塞尔大学生物学中心
细菌视紫红质的单分子力谱
下面的力-距离曲线报告了单个细菌视紫红质（BR）膜蛋白从其自然环境中（即盐黄杆菌紫色膜）的受控C端的展开。
实线和虚线分别表示展开BR时观察到的主展开峰和次展开峰对应的WLC曲线。主展开峰的拉伸多肽的轮廓长度用氨基酸(aa)表示。
细菌视紫红质的单分子力谱
本实验使用了FlexAFM扫描头（10-μm;版本3）结合C3000控制器和标称弹簧常数为0.1N / m的悬臂(Uniqprobe, qp-CONT, Nanosensors)记录数据。
系统参数
| FlexAFM NIR 扫描头参数 | NIR 110-µm | NIR 10-µm |
|---|---|---|
| 激光类别 (波长) | 1M 类激光产品 (850 nm) | |
| 最大培养皿高度（液位） | 9 mm (6 mm) | |
| 手动趋近范围 | 30 mm | |
| 自动趋近范围 | 1.1 mm | |
| 最大扫描范围 | 100 µm(1) | 10 µm(1) |
| 最大Z-范围 | 10 µm(2) | 3 µm(1) |
| 驱动分辨率 XY | 0.006 nm(3) | 0.0006 nm(3) |
| 驱动分辨率 Z | 0.0006 nm(3) | 0.0002 nm(3) |
| XY-线性平均误差 | < 0.1 % | |
| 最大扫描范围内的XY平坦度 | 典型值 5 nm | 典型值 1 nm |
| Z-测量噪声水平 (RMS, 空气中的动态模式) | 典型值 0.03 nm | |
| 扫描头尺寸 | 143 x 158 x 53 mm | |
| 扫描头重量 | 1.25 kg | |
| (1) 制造公差 ± 5% (2) 制造公差 ± 10% (3) 最大理论分辨率，通过将最大范围除以24位来计算 | ||
| C3000 控制器 — 核心硬件参数 | |
|---|---|
| X/Y/Z-轴扫描和位置控制器 | 3× 24-bit DAC (200 kHz) |
| X/Y/Z-轴位置测量 | 3× 24-bit ADC (200 kHz) |
| 激励和调制输出 | 4× 16-bit DAC (20 MHz) |
| 模拟信号输入带宽 | 0–5 MHz |
| 主输入信号捕获 | 2× 16-bit ADC (20 MHz) 2× 24-bit ADC (200 kHz) |
| 附加用户信号输出 | 3× 24-bit DAC (200 kHz) |
| 附加用户信号输入 | 3× 24-bit ADC (200 kHz) |
| 附加监控信号输出 | 2× 24-bit ADC (200 kHz) |
| 数字同步 | 2× 数字输出, 2× 数字输入, 2× I2C 总线 |
| FPGA 模块和嵌入式处理器 | ALTERA FPGA, 32-bit NIOS-CPU, 80 MHz, 256 MB RAM, 多任务操作系统 |
| 通讯 | USB 2.0 高速连接到PC和扫描头接口 |
| 系统时钟 | 内部夸脱（10 MHz）或外部时钟 |
| P电源 | 90–240 V AC, 70 W, 50/60Hz |
扫描头尺寸
选项和附件
Flex-Bio系统的核心是FlexAFM扫描头和带有I100接口框的C3000控制器。最重要的是，它提供了多种选项和附件，皆旨在提供稳定可靠的结果，或为这种生物AFM提供新的测量和实验的可能性。
带有加热选项的盖滑座
由多个倒置显微镜供应商和生命成像服务(LIS)提供的环境控制单元支持在对您的细胞有利的条件下进行AFM细胞成像
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隔振
使用Halcyonics_i4进行无振动测量
最先进的主动隔振系统
最理想地隔绝建筑物振动和其它干扰
低碳设计，简易且方便地操作
隔离效果从0.6 Hz开始，在10 Hz时可达最大性能-40 dB，其时99.0％的振动被隔离。
隔音罩
防止空气噪音
保护您的设备免受空调，通风，门砰击等空气噪声的影响。
使您能够使用Flex-Bio进行不受干扰的实验。
Isostage 300
使用Nanosurf Isostage可达无振测量.需加适配器。仅适用于无倒置显微镜的情况。
Isostage 转接板
FlexAFM 带样品基座的样品台
直径为120mm样品板
适合Isostage 300
Flex-ANA 升级
纳米力学组织诊断和软材料分析
在粗糙和非均匀表面上进行全自动测量
组织和软材料的定量分析
快速，客观和常规的样本分类
FluidFM® 升级
一种使微操作单细胞和其他小物体，表面和 组织成为可能的技术。
通过空心悬臂结合Nanosurf FlexAFM的位置精度和力控制达到纳米流控
专用应用模块，适用于不同的应用，如注射，取放，粘附力光谱，弹性测量和定位
适用于独立的装置和装在倒置显微镜上