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Park Scanning Ion Conductance Microscopy

パークシステムズ走査イオンコンダクタンス顕微鏡

パークシステムズが開発した走査イオンコンダクタンス顕微鏡(SICM)では、完全に液体に浸漬したサンプルに対して、電解液で満たされたガラスナノピペットが相対的に位置のフィードバックをかけるイオンセンサーとしての役割を果たします。ピペットチップは、イオン電流を一定に保つことにより、サンプルとの距離を維持します。一方、原子間力顕微鏡(AFM)は、探針先端と試料との間に働く力の相互作用によって制御されています。

park-sicm-pipette

AFMはプローブとしてミクロンレベルの厚さのカンチレバーおよびチップを使用しています。当社のSICM用には、内径が80から100 nmのガラス製または内径30から50 nmの石英製のピペットをプローブとして用いられています。

 

液中での無荷重、非接触イメージング

大気中で動作する走査トンネル顕微鏡(STM)と同様に、SICMはサンプルと物理的に接触することなく液中で動作します。溶液中でサンプルとピペット中の電極間にイオン電流を生じます。イオン電流はピペットと試料との間の距離が小さくなるにつれて減少しますが、その電流を測定することでピペット・試料間距離をモニターし、非接触状態を維持するようにピペットと試料間の位置を制御します。

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右側のSICMイメージは浮遊状態のコラーゲン線維です。多数の線維は液体中で下部基板からわずか数ミクロン程度の距離で浮遊する非常に複雑な構造を持っています。これは、液中でプローブが動作し、物理的に線維を動かしてしまう従来の原子間力顕微鏡では不可能な形態です。

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SICMによる生細胞膜のイメージング

細胞膜は細胞の外側を覆い外部環境から細胞の内部を分離しています。ほとんどの細胞膜は境界であると同時に、重要な物質を細胞内へ、また細胞外へ輸送するための機能を有しています。生細胞膜の機能を観察することは、細胞研究のますます重要な要素になっていますが、ナノメートルスケールで生細胞膜を観察することは非常に困難です。一つの理由は膜が透明であることで、光学顕微鏡で観察することはほぼ不可能です。また別の理由としては、AFMやSEMのプローブに耐えるにはあまりにも脆弱です。対照的に、当社のSICMは、試料表面には力を加えることがなく柔らかい生細胞膜のナノスケールイメージングに最適です。

左のSICMイメージはヒーラ生細胞です。細胞はSICM観察の間、物理的な劣化の兆候を見せずに、安定に生き続けていました。このような生きた細胞膜の構造の複雑さを光学顕微鏡や原子間力顕微鏡で観察することはほとんど不可能です。

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Park SICM