为什么发疯Nanotoxicological研究是有益的

在这次采访中,AZoM与皮埃尔•布尔戈斯AFM-Raman HORIBA产品专家科学、应用、优点和局限性。

为什么发疯nanotoxicological研究分析脂质影响有趣的吗?

每一个细胞的膜结构是由脂质影响。动物、人类和细菌膜都是由脂质双分子层,它充当细胞的内部和外部之间的边界。积分是保护细胞,但必须允许化学物质和营养物质跨膜;此外,潜在的有害微生物如病毒可以通过细胞膜进入细胞。理解细胞膜的化学结构是理解疾病的关键,毒理学,营养,和一般细胞的健康。

Laboratory-prepared磷脂影响是一个很好的化学模拟细胞膜——他们拥有相同的整体化学结构包括基本的双层结构,但可以通过标准的实验室技术准备和它的化学修饰。

图像显示20 - 50 nm域磷脂的影响显示可视化分子取向差异tip-enhanced拉曼光谱(参数)

越来越多的兴趣在环境纳米材料的命运,这些商业设备和流程内的吸收增加。亚博网站下载纳米材料亚博网站下载的尺寸,可以密切与细胞膜相互作用,并有可能穿透细胞…因此,这种材料的毒性影响可能是重要的,但几乎没有工作等主题。

作为2020年地平线ACEnano财团的一部分,HORIBA一直在调查中的参数如何帮助理解这个重要的纳米毒理学问题。ACEnano项目旨在介绍自信,适应性,清晰到纳米材料的风险评估虽然物理化学纳米材料表征。

与HORIBA tip-enhanced拉曼光谱(参数)系统可以探测脂质影响和单个纳米粒子,受益于无损化学特性丰富的拉曼同时使用sub-20纳米空间分辨率。yabo214参数可以提供两双分子层结构的理解(因此揭示细胞膜本身)和纳米材料的影响…他们互动,他们穿过吗?亚博网站下载这些问题是ACEnano项目的目标的中心。

关键的挑战是什么?

源物体参数显微镜结合原子力显微镜(AFM)拉曼光谱仪。用激光喇曼是一个光学技术,激励源和一个包含化学的产生的光谱信息。市场上大部分afm并不为光耦合设计,和不适合这种耦合或实施重大缺点光谱学。当公司AIST-NT发达SmartSPM™AFM这样做的目的很明确,那就是让优秀的光耦合。因此,AIST-NT(后来被HORIBA收购)必须设计一个特定的头和光学耦合系统,使拉曼光谱,在硝唑模式(即。在同一位置,使拉曼测量的AFM扫描)和参数模式(我们称之为NanoRaman™)。

另一个主要考虑的是如何使这样的一个系统尽可能的健壮。参数耦合纳米尖端扫描,拉曼光谱,电浆增强AFM提示——最终的结果是纳米化学表征。所有这三个可以挑战自己,所以整合在一起需要非常小心设计,确保参数可能是有用的在实验室里,而不是简单地成为一个有趣的技术挑战先进的光学工程师。确保简单的初始对准,无与伦比的稳定性和喇曼激光器之间持续的反馈和提示解锁的核心关键的力量。

另一个重要的考虑是探针(或建议)。源物体参数依赖于电浆增强顶端——要完成此操作,您需要正确的调查(物理设计和材料)。最初这是极大的挑战,但我们现在有技巧,可靠和可重复工作发疯…以至于我们保证他们的表现。

是HORIBA发疯系统第一个的?

HORIBA发疯显微镜的独特之处在于,光学分光计和AFM单位都建立在同一个工厂在法国的北部。这意味着它是一个完全集成的系统,而不是两个独立的组件,然后连接在一起,希望实现的一个最具挑战性的光谱测量。

参数被认为是和企图超过十年,一些早期的有限的成功,个人研究小组。第一次尝试是基于试图结合现有的拉曼光谱仪与现有afm,肯定损害性能,可靠性和鲁棒性。HORIBA的提议现在独特的是,它是一个真正的交钥匙解决方案过程中的参数,保证提供sub-20纳米分辨率,设计和建造作为一个系统由一个制造商。

这是最好的AFM-Raman系统这类工作?

我曾与很多不同的afm在过去15年。的HORIBA AIST-NT系统当然是最好的,提供一个真正的交钥匙解决方案过程中的参数。你只是把你的调查过程中的参数、负载在AFM的头,然后你只需要使用软件的进展NanoRaman™测量。每件事都是自动的,所以它是非常快的在纳米尺度上进行拉曼测量。参观我们的实验室总是惊讶地发现我们可以从加载速度探头实际上使真正的参数测量!

AFM也有极好的drift-free扫描仪,所以你可以记录样本在一夜之间或在数天,在同一地区,它会扫描同一地区几乎没有漂移。该系统还有一个“扫描目标”,是由HORIBA实现参数。拉曼激光光束通过客观为了它关注提示但需要精确对齐的顶点。HORIBA系统,目标包含fast-feedback扫描仪用于第一次非常准确的位置上的激光,然后保持定位测量中。没有这一点,是不可能保持一个良好状态参数通过长时间的测量。

什么是独特的参数探测中使用这个系统呢?如何帮助这种类型的工作?

调查过程中的参数是系统成功的关键。探针是在纳米尺度上的增强给什么信号,从而使化学特征与空间分辨率低于光学衍射极限。

HORIBA提供了两种不同的探针:金银。我们都知道银遭受氧化,所以我们提供这个探针与钝化层上。这大大减缓氧化过程,所以单个探测器可以成功地用于七周或更多。当然,探针的设计最优的弹簧常数,这样你就可以使用您的系统在接触和非接触模式。与其他AFM测量,源物体参数测量需要一个双重分析,首先与探针与样品接触,然后探头远离样本(即。非接触式)。

你必须很快两种模式之间的交换,在几毫秒,所以你需要有正确的弹簧常数在探测器允许,否则,你会破坏你的样本或打破小费。这是一个非常重要的考虑在实验成功!

技术在这种技术会在未来?东西现在在哪里,你看到什么伟大的机会为这项技术在未来?

15年前的这个技术处于起步阶段,和我很高兴有这样一个显微镜通常运行在我的实验室。我认为这是一个大的未来技术,比如在制药实验室和生物物理实验室,研究影响和人工膜或人工细胞,这将是非常有用的制药公司了解的领域。药物可以穿透细胞膜和目标不同的器官或病毒。所以参数可以用来了解肿瘤药物目标,例如,特定的技术,你不需要使用荧光探针,这可能扰乱系统你想学习。使用参数可以实现化学成像在纳米尺度上,没有任何干扰。

也有许多成功的测量在材料领域;亚博网站下载物质,如碳纳米管(CNT),石墨烯,和过渡金属dichalcogenides (TMDC)有很大的潜力,使清洁能源、更快的计算,新的建筑功能,和令人兴奋的医学进步。参数和TEPL (tip-enhanced光致发光,一个类似的技术参数,探讨了电子激发态的物质)为这些材料非常好工作。亚博网站下载

人们怀疑发疯?

源物体参数时首先考虑和尝试,技术很快被理解的潜力,但实验方法和仪器设计只是没有准备好。所以在一些成功的测量,他们是少之又少,难以复制。有很多专家对拉曼光谱和许多AFM。参数都需要专业知识,除了仪器设计,使周到NanoRaman™。我认为有些人他们的意见形成的参数根据这些非常早期的尝试,但没有意识到已经发生的许多发展和巨大进步,在过去的几年里。也许这是我们的工作之一,作为仪器设计师,分享我们的知识和专业技能,展示现实的最先进的参数可以很容易地实现。

LabRAM Nano tip-enhanced拉曼光谱(参数)系统

我们参与欧洲主要项目如ACEnano也有助于建立参数作为一个公认的和有用的技术,证明现在不仅仅是一个技术挑战——这是一个可行的科学方法,真正回答科学问题。

什么是源物体参数与现有技术相比的主要优点?

目前,研究影响细胞膜或细胞,科学家依靠荧光共焦显微镜,甚至top-technique纳米显微镜STORM-PALM显微镜等方法。这些显微镜依赖于荧光探针,所以你需要介绍外国元素在材料内部的细胞或你想学习。亚博网站下载但在这样做,你扰乱了系统分析。荧光探针甚至可以是有毒的。

参数我们仅仅依靠“看到”分子的振动,由闪亮的光。你没有介绍任何关系——你把样本,研究它。更容易和简单,实验更令人满意。

承认

本文中描述的磷脂双分子层的研究资金的帮助下从2020年欧盟的地平线No.720952格兰特研究和创新项目协议。

皮埃尔布尔戈斯博士。

毕业后在物理化学南希,皮埃尔布尔戈斯完成了他的博士国立理工学院洛林,法国。他的论文主要工作是在渥太华的加拿大国家研究委员会,他喜欢上了扫描显微镜。博士后职位后亚利桑那大学和谢菲尔德大学,他获得了员工的位置在中央激光设备在在牛津郡的卢瑟福阿普尔顿实验室参与支持用户在不同光谱测量(电影、烦恼、拉曼克尔门,时间分辨技术,等等)。他于2013年7月加入HORIBA AFM-Raman产品专家,支持客户,致力于产品开发和新的应用程序。