InfoDnes.cz » Zpravodajství » Regiony

Centrální laboratoř Nanobiotechnologie má nový mikroskop atomárních sil

21.07.2021
BRNO - V centrální laboratoři Nanobiotechnologie na brněnském institutu CEITEC Masarykovy univerzity nedávno dokončili instalaci nového přístroje. Jedná se o mikroskop atomárních sil (AFM z anglického Atomic Force Microscopy) JPK NanoWizard 4XP pro biomechanické studie, kombinovaný s optickým fluorescenčním mikroskopem. Tento specializovaný bio-AFM mikroskop umožňuje lokální studium mechanických vlastností materiálů, a to od úrovně tkání či malých organismů až po úroveň jednotlivých biomolekul.
Foto: ceitec.cz
Standardní AFM mikroskopy nejsou pro práci s těmito vzorky uzpůsobeny. Nový přístroj je však upraven pro práci s biologickými vzorky ve fyziologických podmínkách, a navíc poskytuje zásadně větší rozsah pohybu, což umožňuje vědcům studovat i velké a členité vzorky. Zkoumat tak lze mechanické vlastnosti kostních řezů, rostlinných částí, ale také například buněk v buněčných kulturách. Důležitou oblastí aplikace je studium přilnavosti buněk na nové druhy materiálů využitelné například při konstrukci tělních implantátů.

Mikroskopie atomárních sil je mikroskopická technika, která se používá od konce 80. let minulého století k trojrozměrnému zobrazování povrchů. Touto metodou vědci studují adhezivitu neboli přilnavost materiálu, ale také jeho elasticitu či plasticitu. Obraz povrchu se zde sestavuje postupně, bod po bodu. Metoda dosahuje velmi vysokého rozlišení a může zobrazovat až jednotlivé atomy. Techniku AFM lze použít nejen k zobrazování, ale také k tvorbě struktur či opracování povrchů v nanometrové oblasti. Mikroskopy typu AFM patří do skupiny mikroskopů pracujících se skenující sondou. Interakce mezi touto sondou, což je většinou pyramidální hrot nebo kulička, a povrchem pak umožňuje vytvořit obraz topografie studovaného vzorku a také měřit jeho mechanické vlastnosti.

"Nejlepší přístroje jsou skutečně schopny vidět jednotlivé atomy, ale to platí zejména o výzkumu v materiálovém inženýrství. Pokud se bavíme o tzv. bio-AFM mikroskopii, tj. aplikaci AFM pro studium biologických vzorků, mezní rozlišení začíná typicky na úrovni zobrazování dvoušroubovicové struktury v molekule DNA a končí na úrovni celých buněk, buněčných shluků a tkání. Novým trendem je použití AFM v tzv. nanoindentaci, kdy sonda mikroskopu slouží jako nanosensor, aplikující přesně řízenou sílu na vzorek. Tento experimentální přístup pak umožňuje lokální studium mechanických vlastností, adhezivity, elasticity či plasticity. Díky vysoké přesnosti AFM mikroskopu je pak možné sledovat tyto vlastnosti na úrovni jednotlivých biomolekul, ale samozřejmě je možné stoupat ve velikosti vzorků nahoru až na úroveň tkání či malých organismů," objasnil jedinečnost tohoto přístroje Jan Přibyl, vedoucí sdílené laboratoře Nanobiotechnologie.

Hlavní výhodou tohoto mikroskopu je právě rozšířený měřící rozsah, po kterém už dlouho volali vědci pracující s velkými a členitými vzorky. Vědecký potenciál přístroje značně zvyšují rozšiřující moduly - FluidFM a NanoIndentor Biosoft. FluidFM je speciální nadstavba AFM mikroskopu, kdy jinak plná sonda obsahuje mikrofluidní kanálek spojený s pumpou. Takový systém lze vlastně přirovnat k nanopipetě s extrémně přesným řízením nejen pohybu, ale i silové interakce. Nanopipeta pak může sloužit k pikoinjektáži roztoků do jednotlivých buněk či k extrakci extrémně malých objemů také na úrovni jednotlivých buněk. Další zajímavou aplikací je studium adheze buněk na površích, což je základní parametr testování nových materiálů s potenciálním využitím pro konstrukci implantátů. V tomto procesu je buňka nasáta nanopipetou a je sledována síla potřebná k jejímu utržení z povrchu. Modul FluidFM může sloužit také jako 3D nanotiskárna.

NanoIndentor BioSoft je modifikací standardního indentoru pro práci s biologickými a velmi měkkými vzorky. Klasický indentor je zařízení založené na lineárním vysouvání tvrdého hrotu, který by se dal popsat jako jehla s přesně definovanou špičkou. V průběhu vysouvání je studovaný materiál deformován a z průběhu deformačního procesu jsou popsány jeho mechanické vlastnosti. Indentor však byl vyvinutý primárně pro materiálový výzkum, tj. pro materiály velmi tvrdé a tuhé, jakými jsou např. slitiny, keramika, polovodiče apod. Přístroj BioSoft je prvním svého druhu, který je vhodný pro práci s velmi měkkými vzorky. Zkoumat tak lze mechanické vlastnosti hydrogelů, buněk v buněčných kulturách, tkání, částí rostlin, ale také například kostních řezů či bakteriálních biofilmů. Přístroj tak vhodně doplňuje výsledky získané pomocí AFM nanoindentace.

Kromě standardního AFM zobrazování použitelného pro široké množství vzorků bude nový přístroj sloužit především vědcům studujícím skrze změny mechanických vlastností buněk patofyziologii různých chorob. Nespornou výhodou je pak možnost práce za tzv. semi-fyziologických podmínek, které se velice přibližují podmínkám fyziologickým. V rámci instalace uspořádala centrální laboratoř Nanobiotechnologie také sérii tří workshopů, kde seznámila vědce s potenciálem tohoto unikátního přístroje.

Zdroj: Konsorcium brněnských výzkumných institucí

Další články z rubriky Regiony

Olomoucká pobočka Společnosti pro ranou péči chce odlehčovací službou poskytovat pomoc dětem i pečujícím rodinám

Odlehčovací služba, která bude moci poskytnout podporu až deseti dětem s mentálním i kombinovaným postižením a s poruchou autistického spektra (PAS) bez ohledu na formu či stupeň postižení - a to ve věku od narození do sedmi let, ale především těm, ...

Dostavbu rychnovské nemocnice kraj zahájí příští rok s podporou státu

Královéhradecký kraj příští rok zahájí dostavbu a modernizaci nemocnice v Rychnově nad Kněžnou. Důležitou investici za 865 milionů korun podpoří stát ...

Vojenské letouny nad Brnem pozdraví absolventy Univerzity obrany

Ve čtvrtek 29. července 2021 v 8.30 hodin se uskuteční na náměstí Svobody v Brně slavnostní vyřazení letošních absolventů vojenského studia Univerzity ...

ŠKO-ENERGO získá jako první v Česku garantovanou zelenou energii

MLADÁ BOLESLAV - Společnosti ŠKO-ENERGO a Ambient Energy uzavřely výjimečný kontrakt o dlouhodobém odběru elektřiny vyrobené z větrné energie přímo ko ...

Ministerstvo zdravotnictví schválilo výstavbu nové budovy VFN za 1,5 miliardy korun

Ministerstvo zdravotnictví schválilo registraci strategické investice ve Všeobecné fakultní nemocnice v Praze ve výši přes 1,5 mld. Kč na výstavbu nov ...

Doporučujeme



Neděle 25.7.2021
Počasí v ČR
Počasí v regionech »






Copyright © 1/2009-2021 M+MP spol. s r.o. InfoDnes.cz | Webdesign & webprogramming © PD | RSS
Tento web používá cookies, jeho dalším používáním s touto skutečností souhlasíte. Další informace najdete zde.