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Park SICM

Park走査型イオンコンダクタンス顕微鏡

パーク・システムズによって開発された走査型イオンコンダクタンス顕微鏡法(Park SICM)では、電解液で満たされたガラス製ナノピペットが、完全に液体に浸されたサンプルに対する位置をフィードバックするイオンセンサーとして機能します。ピペットチップは、イオン電流を一定に保つことにより、サンプルからの距離を維持します。一方、AFMでは通常、プローブ先端とサンプルの間の力の相互作用に依存しています。

park-sicm-pipette

AFMは、極薄のカンチレバーとチップをプローブとして使います。Park SICMの場合、ピペットは、ガラス製の場合、80~100ナノメートル、石英製の場合は、30~50ナノメートルの範囲の内径を持つプローブが使われます。

 

力ゼロ、液中非接触イメージング

大気中で動作する走査型トンネル顕微鏡 (STM)と同様に、Park SICMはサンプルと物理的に接触することなく液体中で操作します。試料上とナノピペット内のいずれかの側の電極がイオン電流を発生させ、周りの溶液中を流れます。センサーは電流を計測し、ピペットとサンプル間の距離が縮むにつれて電流が減衰するため、ピペットとサンプル間の距離をモニタリングすることで表面形状を取得できます。

park-sicm-pipette2

右側のPark SICMイメージは、吊り下げられたコラーゲンフィブリルです。吊り下げられたマルチフィブリルは非常に複雑な構造をしており、液体の底部基板から数ミクロンのレベルで浮いています。これは、従来の原子間力顕微鏡では不可能であった構造です。液体または物理的なプローブの力により、浮遊しているフィブリルを移動させています。

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Park SICMによる生細胞イメージング

細胞膜は、細胞の内部を外部環境から分離します。生きている細胞膜の機能を観察することは、細胞研究において重要な要素ではありますが、生きている細胞膜をナノスケールでモニタリングすることは非常に難しいです。メンブレンの透明性により、光学顕微鏡で観察することはほぼ不可能であり、メンブレンは非常に脆いため、AFMまたは走査型電子顕微鏡のプローブに伴う力に耐えることもできません。

反面、Park SICMはサンプル表面に力を加えないため、軟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。下記の左側のPark SICMイメージは、生きているHela細胞を表しています。Park SICMイメージングを行っている最中も、細胞は生きたままで、物理的な劣化もみられませんでした。このような生細胞膜の構造の複雑さは、光学顕微鏡やAFMで観察することはほとんど不可能です。

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Park SICM