7月27日消息，紐約大學(xué)阿布扎比分校GAO級(jí)微流體和微設(shè)備實(shí)驗(yàn)室 (AMMLab) 的一組研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型原子力顯微鏡 (AFM) 探針，它們具有真正的三維形狀，他們稱之為 3DTIP。

AFM 技術(shù)使科學(xué)家能夠以以前沒(méi)有的精度觀察、測(cè)量和操作樣品，甚至可以應(yīng)用于微米和納米級(jí)實(shí)體。另外，使用單步 3D 打印工藝制造的新 3DTIP 應(yīng)用領(lǐng)域比硅基探針更廣泛。

圖片來(lái)源：CC0 公共領(lǐng)域

原子力顯微鏡 (AFM) 是一種通過(guò)在表面上掃描物理探針來(lái)表征樣品的技術(shù)，產(chǎn)生令人印象深刻的分辨率，比光學(xué)顯微鏡所能達(dá)到的分辨率高 1,000 倍。AFM 是包括生物醫(yī)學(xué)科學(xué)在內(nèi)的許多學(xué)科的基本儀器，其應(yīng)用范圍從表征活細(xì)菌和哺乳動(dòng)物細(xì)胞、分析 DNA 分子、實(shí)時(shí)研究蛋白質(zhì)以及對(duì)分子成像直至亞原子分辨率。


AFM探針由一個(gè)末端帶有微型尖部的微型懸臂梁組成，是該技術(shù)的核心。它通過(guò)吸引力和排斥力來(lái)感知和感受樣品表面，就像我們使用指尖一樣，但分辨率低至原子水平。商用 AFM 探針由硅制成，使用微電子行業(yè)中典型的傳統(tǒng)半導(dǎo)體制造工藝，受到二維設(shè)計(jì)和冗長(zhǎng)的生產(chǎn)步驟的限制。這些當(dāng)前很先進(jìn)的探頭是剛性的、易碎的，并且只能以某些形狀提供。它們不適合探測(cè)哺乳動(dòng)物細(xì)胞等軟物質(zhì)。


在發(fā)表在Advanced Science雜志上的論文中，研究人員展示了他們用于生產(chǎn)基于雙光子聚合 3D 打印的下一代 AFM 探針的專有技術(shù)。由此產(chǎn)生的 3DTIP 比基于硅的對(duì)應(yīng)物更柔軟，這使得它們更適合 AFM 應(yīng)用，這些應(yīng)用涉及與細(xì)胞、蛋白質(zhì)和 DNA 分子的更溫和的相互作用。重要的是，3DTIP 的材料特性使其能夠?qū)崿F(xiàn)比類似尺寸的普通硅探針快 100 倍以上的掃描速度。因此，3DTIP 可能會(huì)為獲取實(shí)時(shí)捕獲蛋白質(zhì)、DNA 甚至更小分子的生物活性的視頻打開(kāi)大門(mén)。

“我們?yōu)橄乱淮?AFM 探針開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù)，采用新材料、改進(jìn)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝、新穎的 3D 形狀和定制原型，以實(shí)現(xiàn)以應(yīng)用為中心的 AFM 探針的無(wú)縫生產(chǎn)周期，”該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，紐約大學(xué)機(jī)械工程和生物工程副教授 Mohammad Qasaimeh 說(shuō)：“只需一步即可生成具有創(chuàng)新 3D 設(shè)計(jì)的定制 AFM 探針，這提供了無(wú)限的多學(xué)科研究機(jī)會(huì)。”


“我們的 3DTIP 能夠使用常見(jiàn)的 AFM 模式以及在空氣和液體環(huán)境下獲得高分辨率、高速 AFM 成像，”該研究的**作者 AMMLab 和博士后助理 Ayoub Glia 說(shuō)：“通過(guò)聚焦離子束蝕刻和碳納米管內(nèi)含物對(duì) 3DTIP 的尖部進(jìn)行精煉，大大擴(kuò)展了它們?cè)诟叻直媛?AFM 成像中的功能，達(dá)到埃級(jí)。”


該研究的作者希望 3DTIP 的多功能功能可以將下一代 AFM 尖部帶入常規(guī)和GAO級(jí) AFM 應(yīng)用，并擴(kuò)大高速 AFM 成像和生物力測(cè)量的領(lǐng)域。

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來(lái)源：賢集網(wǎng)
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