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HS-AFM 超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡

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北京佰司特科技有限責(zé)任公司(原名稱:北京佰司特貿(mào)易有限責(zé)任公司)是一家致力于在生命科學(xué)領(lǐng)域(基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、生物工程、藥物篩選、組織病理學(xué)、類器官研究以及細(xì)胞/組織代謝學(xué)等)和納米科學(xué)領(lǐng)域(微納加工和原子力顯微成像等)提供先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和全面技術(shù)服務(wù)的高科技技術(shù)企業(yè)。

生命科學(xué)和藥物篩選是我們主要目標(biāo)市場;同時(shí),我們正在發(fā)展納米加工和化學(xué)科學(xué)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)?;诠玖己玫男抛u(yù)和能力,我們已經(jīng)建立了廣泛的客戶群,涵蓋眾多高校和科研院所,包括中科院、中國醫(yī)學(xué)*、中國農(nóng)業(yè)*、軍事醫(yī)學(xué)*、北京大學(xué)、清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、天津大學(xué)等和多個(gè)大型制藥公司和CRO企業(yè)。

我們目前負(fù)責(zé)的產(chǎn)品都是前沿科學(xué)研究所需要的專業(yè)設(shè)備和試劑耗材,我們擁有豐富的專業(yè)學(xué)術(shù)背景和市場推廣經(jīng)驗(yàn),能夠非常有效的幫助我們的國外合作伙伴在中國建立新產(chǎn)品和新技術(shù)的良好聲譽(yù)。

目前我們負(fù)責(zé)的產(chǎn)品包括:


l  單分子質(zhì)量光度計(jì)—TWO MP

---Refeyn Ltd, UK

l  灌流式、多參數(shù)細(xì)胞代謝分析儀—IMOLA

---Cellasys GmbH, Germany

l  類器官培養(yǎng)系統(tǒng)—HUMIMIC

---TissUse GmbH, Germany

l  超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡—HS-AFM

---RIBM, Japan;

l  光片顯微鏡—LSM-200, Light-sheet Microscope;

--- Best Science & Technology, China;

l  蛋白質(zhì)穩(wěn)定性分析儀—PSA-16

--- Best Science & Technology, China

l  生物芯片點(diǎn)印加工儀—NLP2000

---ACST, Advanced Creative Solutions Technology, LLC, US

l  藍(lán)光/綠光LED凝膠成像儀

---NIPPON Genetics EUROPE GmbH, Germany

l  微流控芯片細(xì)胞分選儀

---Nanocellect Biomedical Inc., US

……






超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡,質(zhì)量光度計(jì),血清,光片顯微鏡,蛋白質(zhì)穩(wěn)定性分析儀,類器官培養(yǎng)系統(tǒng),微納加工點(diǎn)印儀NLP2000,微納米加工制備儀,小型臺(tái)式原子力顯微鏡

產(chǎn)地類別 進(jìn)口 應(yīng)用領(lǐng)域 化工,生物產(chǎn)業(yè),農(nóng)業(yè)

超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡--HS-AFM

 

原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope,AFM),一種可用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面和一個(gè)微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。將一對(duì)微弱力極敏感的微懸臂一端固定,另一端的微小針尖接近樣品,這時(shí)它將與其相互作用,作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。掃描樣品時(shí),利用傳感器檢測這些變化,就可獲得作用力分布信息,從而以納米級(jí)分辨率獲得表面形貌結(jié)構(gòu)信息及表面粗糙度信息。原子力顯微鏡可以測量材料物理性質(zhì)、力學(xué)性能、磁學(xué)性能、熱學(xué)性能、電學(xué)性能等方面的一些特征信息,但在掃描成像速度上一直存在局限性,太慢的掃描速度導(dǎo)致原子力顯微鏡無法捕捉到分子間的相互作用過程和一些快速的分子動(dòng)態(tài)變化。

 

超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡(High-Speed Atomic Force Microscope,HS-AFM)由日本 Kanazawa 大學(xué) Prof. Ando 教授團(tuán)隊(duì)研發(fā),日本RIBM公司(生體分子計(jì)測研究所株式會(huì)社,Research Institute of Biomolecule Metrology Co., Ltd)商業(yè)化的產(chǎn)品,可以達(dá)到視頻級(jí)成像的商業(yè)化原子力顯微鏡。HS-AFM突破了傳統(tǒng)原子力顯微鏡“掃描成像速慢”的限制,能夠在液體環(huán)境下超快速動(dòng)態(tài)成像,分辨率為納米水平。樣品無需特殊固定,不影響生物分子的活性,尤其適用于生物大分子互作動(dòng)態(tài)觀測。超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡--HS-AFM主要有兩種型號(hào),SS-NEX樣品掃描(Sample-Scanning HS-AFM)以及PS-NEX探針掃描(Probe-Scanning HS-AFM)。推出至今,全球已有100多位用戶,發(fā)表 SCI 文章 300 余篇,包括Science, Nature, Cell 等頂級(jí)雜志。

 

相較于目前市場上的原子力顯微鏡成像設(shè)備,超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡--HS-AFM突破了 “掃描成像速慢”的限制,掃描速度高可達(dá) 20 frame/s,并且有 4 種掃描臺(tái)可供選擇。樣品無需特殊固定染色,不影響生物分子的活性,尤其適用于生物大分子互作動(dòng)態(tài)觀測。液體環(huán)境下直接檢測,超快速動(dòng)態(tài)成像,分辨率為納米水平。探針小,適用于生物樣品;懸臂探針共振頻率高,彈簧系數(shù)小,避免了對(duì)生物樣品等的損傷。懸臂探針可自動(dòng)漂移校準(zhǔn),適用于長時(shí)間觀測。采用動(dòng)態(tài)PID控制,高速掃描時(shí)仍可獲得清晰的圖像。XY軸分辨率2nm;Z軸分辨率0.5nm。

HS-AFM不僅擁有超高掃描速率與原子級(jí)別分辨率,而且具有操作的簡易性,使得對(duì)單分子動(dòng)態(tài)過程的捕捉變得十分方便,為科研工作者研所和理解生物物理、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、病毒學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的單分子動(dòng)態(tài)過程提供了一款強(qiáng)大的工具。

全新的HS-AFM采用了新的高頻微懸臂架構(gòu),更低噪音、更高穩(wěn)定性的2控制器,高速掃描器,緩沖防震設(shè)計(jì),主動(dòng)阻尼,動(dòng)態(tài)PID,驅(qū)動(dòng)算法優(yōu)化,多種前沿技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)在超高速下獲取高分辨的生物樣品信息。新系統(tǒng)整合了基于工作流程的操作軟件,直觀的用戶界面與流程化、自動(dòng)化的設(shè)置使得研究人員可以專注于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),不需要復(fù)雜的操作和條件設(shè)置,快速獲取數(shù)據(jù),加速研究的產(chǎn)出。

 


日本RIBM公司的超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡HS-AFM的創(chuàng)新點(diǎn):

★   高頻微懸臂

彈性系數(shù):   0.1 N/m  

曲率半徑:<10 nm 

共振頻率:   400-600kHz in liquid

★   高速掃描臺(tái)

20 frames/s.   (Standard scanner)

★   緩沖防震+主動(dòng)阻尼+動(dòng)態(tài)PID+算法優(yōu)化

緩沖防震

主動(dòng)阻尼

動(dòng)態(tài)PID控制:可自動(dòng)改變反饋增益,保證了HS-AFM在高速掃描條件下仍可獲得清晰的圖像

探針自動(dòng)漂移校準(zhǔn),適用于長時(shí)間樣品觀測

 

   

 

日本RIBM公司的超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡HS-AFM的的應(yīng)用領(lǐng)域:

 

從單分子到單細(xì)胞,都可直接觀測

 

 

1、肌動(dòng)蛋白

 

2、CRISPR-Cas9

 

 

3、膜聯(lián)蛋白

 

 

4、IgG

 

 

5、活細(xì)胞

 

 

6、細(xì)菌視紫紅質(zhì)

 

 

7、DNA納米結(jié)構(gòu)

 

 

8、仿生聚合物

 

 

日本RIBM公司的超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡HS-AFM的視頻案例

 

1:IgG

在溶液中觀察到抗體(IgG)。

IgG呈"Y"形,兩個(gè)Fab區(qū)區(qū)分清晰。

由于錨定能力較弱,IgG保持其抗原結(jié)合能力。

 

 

 

2:Plasmid DNA

傳統(tǒng)AFM在沒有強(qiáng)錨定的情況下,DNA分子圖像出現(xiàn)擺動(dòng)。

然而,強(qiáng)錨定可能會(huì)削弱真實(shí)的結(jié)構(gòu)和行為。

HS-AFM能清晰顯示質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng),無強(qiáng)錨定。

 

 

 

3:DNA內(nèi)切酶的消化:DNase I

DNA酶I是一種隨機(jī)消化DNA的核酸內(nèi)切酶。視頻中的箭頭表示DNase I消化DNA的部分。

請(qǐng)參考從DNA末端消化的核酸外切酶Bal31的視頻。

 

 

 

4:DNA外切酶消化:Bal31

Bal31是一種從DNA鏈末端消化DNA的核酸外切酶。

視頻顯示Bal31的活性沿著DNA移動(dòng),并逐漸從DNA鏈的末端消化。

最后,DNA分子被消化,但環(huán)狀DNA未被消化。高光點(diǎn)是Bal31分子,它們與DNA的不同位置結(jié)合。

 

 

5:DNA聚合酶的DNA延伸:Phi29

雙鏈DNA(黃色)隨著時(shí)間的推移而拉長。單鏈λDNA作為模具固定在基板上。

由于從隨機(jī)六聚體引物(Red)結(jié)合到λDNA模體,phi29聚合酶(Black)以dNTP為底物合成互補(bǔ)DNA。

 

 

6:鏈親和素2D晶體中的點(diǎn)缺陷

成功地觀察到點(diǎn)缺陷在晶體中的擴(kuò)散。

從圖像上看,兩個(gè)單空位缺陷的軌跡跟蹤相對(duì)于晶格的兩個(gè)軸是明顯的各向異性的。

 

 

 

 

日本RIBM公司的超高速視頻級(jí)原子力顯微鏡HS-AFM的文獻(xiàn)列表

 

Title Journal
Biophysical reviews top five: atomic force microscopy in biophysics Biophysical Reviews
Reconstruction of Three-Dimensional Conformations of Bacterial
ClpB from High-Speed Atomic-Force-Microscopy Images
Frontiers in Molecular
Biosciences
A facile combinatorial approach to construct a ratiometric fluorescent
sensor: application for the real-time sensing of cellular pH changes
Chemical Science
DNA Nanotechnology to Disclose Molecular Events at the Nanoscale
and Mesoscale Levels
Springer Nature
Quantitative description of a contractile macromolecular machine Science Advances
Dynamic Assembly/Disassembly of Staphylococcus aureus FtsZ
Visualized by High-Speed Atomic Force Microscopy
International Journal of
Molecular Sciences 2021, Vol. 22, Page 1697
Localization atomic force microscopy Nature 2021 594:7863
Movements of mycoplasma mob  gliding machinery detected by
high-speed atomic force microscopy
mBio
An ultra-wide scanner for large-area high-speed atomic force
microscopy with megapixel resolution
Scientific Reports 2021 11:1
A molecularly engineered, broad-spectrum anti-coronavirus lectin
inhibits SARS-CoV-2 and MERS-CoV infection in vivo
Research Square
Influenza virus ribonucleoprotein complex formation occurs in the
nucleolus
bioRxiv
Tardigrade Secretory-Abundant Heat-Soluble Protein Has a Flexible
β-Barrel Structure in Solution and Keeps This Structure in
Dehydration
Journal of Physical Chemistry B
Ultrastructure of influenza virus ribonucleoprotein complexes during
viral RNA synthesis
Communications Biology on
A facile combinatorial approach to construct a ratiometric fluorescent
sensor: application for the real-time sensing of cellular pH changes
Chemical Science
Deformation of microtubules regulates translocation dynamics of
kinesin
Science Advances
Unraveling the host-selective toxic interaction of cassiicolin with lipid
membranes and its cytotoxicity
bioRxiv
Nanostructure and thermoresponsiveness of poly( N -isopropyl
methacrylamide)-based hydrogel microspheres prepared via aqueous free radical precipitation polymerization
RSC Advances
On-membrane dynamic interplay between anti-GM1 IgG antibodies
and complement component C1q
International Journal of
Molecular Sciences
Zwitterionic Polypeptides: Chemoenzymatic Synthesis and Loosening
Function for Cellulose Crystals
Biomacromolecules

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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