eng
Выпуск #3-4/2025
А.И.Ахметова, Е.В.Дубровин, И.В.Яминский
СИЛОВЫЕ КРИВЫЕ В СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ
СИЛОВЫЕ КРИВЫЕ В СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ
Просмотры: 1382
DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.204.210
Силовые кривые в атомно-силовой микроскопии (АСМ) позволяют получить совокупность механических свойств образца. Среди них упругие, адгезионные, прочностные свойства. Измерение силовых кривых широко используется при изучении биологических объектов. Эти кривые необходимы для понимания различных свойств материалов и взаимодействий в наномасштабе, в частности, для изучения эластичности, жесткости и адгезионных свойств биологических образцов. Силовые кривые используются для изучения молекулярных взаимодействий, таких как разрыв связей и растяжение полимера. Силовое катирование или объемные карты распределения силовых кривых помогают реконструировать пространственное распределение механических свойств.
Силовые кривые в атомно-силовой микроскопии (АСМ) позволяют получить совокупность механических свойств образца. Среди них упругие, адгезионные, прочностные свойства. Измерение силовых кривых широко используется при изучении биологических объектов. Эти кривые необходимы для понимания различных свойств материалов и взаимодействий в наномасштабе, в частности, для изучения эластичности, жесткости и адгезионных свойств биологических образцов. Силовые кривые используются для изучения молекулярных взаимодействий, таких как разрыв связей и растяжение полимера. Силовое катирование или объемные карты распределения силовых кривых помогают реконструировать пространственное распределение механических свойств.
Теги: atomic force microscopy biomechanics force curves mechanical properties. scanning probe microscopy атомно-силовая микроскопия биомеханика механические свойства силовые кривые сканирующая зондовая микроскопия
Получено: 22.04.2025 г. | Принято: 25.04.2025 г. | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.204.210
Научная статья
СИЛОВЫЕ КРИВЫЕ В СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ
А.И.Ахметова1, 2, к.ф.-м.н., ст. науч. сотр., вед. спец., ORCID: 0000-0002-5115-8030
Е.В.Дубровин1, д.ф.-м.н., вед. науч. сотр., ORCID: 0000-0001-8883-5966
И.В.Яминский1, 2, д.ф.-м.н., проф., ген. дир., ORCID: 0000-0001-8731-3947 / yaminsky@nanoscopy.ru
Аннотация. Силовые кривые в атомно-силовой микроскопии (АСМ) позволяют получить совокупность механических свойств образца. Среди них упругие, адгезионные, прочностные свойства. Измерение силовых кривых широко используется при изучении биологических объектов. Эти кривые необходимы для понимания различных свойств материалов и взаимодействий в наномасштабе, в частности, для изучения эластичности, жесткости и адгезионных свойств биологических образцов. Силовые кривые используются для изучения молекулярных взаимодействий, таких как разрыв связей и растяжение полимера. Силовое катирование или объемные карты распределения силовых кривых помогают реконструировать пространственное распределение механических свойств.
Ключевые слова: силовые кривые, сканирующая зондовая микроскопия, биомеханика, атомно-силовая микроскопия, механические свойства
Для цитирования: А.И. Ахметова, Е.В. Дубровин, И.В. Яминский. Силовые кривые в сканирующей зондовой микроскопии. НАНОИНДУСТРИЯ. 2025. Т. 18. № 3–4. С. 204–210. https://doi.org/
10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.204.210.
Received: 22.04.2025 | Accepted: 25.04.2025 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.204.210
Original paper
FORCE CURVES IN SCANNING PROBE MICROSCOPY
A.I.Akhmetova1, 2, Cand. of Sci. (Physics and Mathematics), Senior Researcher, Leading Specialist,
ORCID: 0000-0002-5115-8030
E.V.Dubrovin1, Doct. of Sci. (Physics and Mathematics), Leading Researcher, ORCID: 0000-0001-8883-5966
I.V.Yaminsky1, 2, Doct. of Sci. (Physics and Mathematics), Prof., Director, ORCID: 0000-0001-8731-3947 /
yaminsky@nanoscopy.ru
Abstract. Force curves in atomic force microscopy (AFM) display the interaction between a cantilever and a sample. These curves are essential for understanding various material properties and interactions at the nanoscale, for studying elasticity, stiffness, and adhesive properties of biological samples. Force curves are used to study molecular interactions such as bond breaking and polymer stretching. Force mapping or volumetric maps of the distribution of force curves help reconstruct the spatial distribution of mechanical properties.
Keywords: force curves, scanning probe microscopy, biomechanics, atomic force microscopy, mechanical properties.
For citation: A.I. Akhmetova, E.V. Dubrovin, I.V. Yaminsky. Force curves in scanning probe microscopy. NANOINDUSTRY. 2025. Vol. 18. No. 3–4. PP. 204–210. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.204.210.
ВВЕДЕНИЕ
Силовые кривые предоставляют ценную информацию о локальных свойствах материалов, таких как эластичность, твердость, адгезия и плотность поверхностного заряда. По этой причине измерение силовых кривых стало необходимым в материаловедении и биологии. Другое применение – анализ поверхностных сил как таковых для ответа на вопрос: каковы взаимодействия между частицами в жидкости? Как можно стабилизировать дисперсию? Как поверхности в целом и частицы в частности прилипают друг к другу [1]?
Силовые кривые широко используются в нанотехнологиях, биологии, материаловедении и других областях для количественного анализа локальных свойств объектов и материалов.
Характеристика биомеханических свойств тканей с высоким пространственным разрешением дает ценную информацию о широком спектре процессов развития, гомеостаза и патологических процессов в живых организмах. Биомеханические свойства базальной мембраны, субструктуры внеклеточного матрикса, размером всего ∼100–400 нм в поперечнике, среди прочего, имеют решающее значение для прогрессирования опухоли и образования метастазов. Хотя точное назначение модуля Юнга E такой тонкой субструктуры внеклеточного матрикса, особенно между двумя клеточными слоями, все еще является сложной задачей, биомеханические данные базальной мембраны могут предоставить информацию с выдающимся диагностическим потенциалом [2].
В исследовании [3] использовали атомно-силовую микроскопию (АСМ) для измерения изменений жесткости человеческих мультипотентных мезенхимальных стромальных стволовых клеток культивируемых в чашке Петри и на полиакриламидных субстратах во время остеогенной дифференциации. Результаты показали, что модуль Юнга цитоплазматической внешней области клеток увеличивался со временем во время остеогенеза. Существует сильная линейная корреляция между временем остеогенной индукции и модулем Юнга клеток, культивируемых в жестких чашках Петри, модуль Юнга приближается к плато после 15-го дня.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Силовые кривые в АСМ отражают зависимость силы взаимодействия между зондом и образцом от расстояния. Для их количественного анализа используются различные теоретические модели, описывающие разные типы взаимодействий. В области механического контакта зонда с образцом преобладают силы отталкивания, описываемые моделями контактной механики [4].
Силовая кривая обычно состоит из двух ветвей:
подвод зонда (approach curve) – зонд приближается к поверхности, красная линия на рис.1;
отвод зонда (retract curve) – зонд удаляется от поверхности, зеленая линия на рис.1.
На графике по оси X откладывается расстояние (Z-положение сканера), а по оси Y – сила (или прогиб кантилевера) [5].
Характерные участки силовой кривой:
Невзаимодействующая область – зонд далеко от поверхности, силы пренебрежимо малы;
При приближении зонда возникают силы притяжения (ван-дер-ваальсовы, капиллярные, электростатические, стерические силы и др.);
Контактная область – преобладают силы отталкивания (упругие и пластические деформации). Когда величина силы притяжения станет больше суммы сил отталкивания и упругого сопротивления кантилевера, зонд вдавливается в образец (C);
Адгезионный пик (на зеленой линии отвода) – при удалении зонда может наблюдаться "прилипание" из-за адгезионных сил.
Высокий адгезионный пик характеризует сильное "прилипание" кантилевера к поверхности образца (например, из-за капиллярных сил во влажном воздухе).
Наклон в контактной области отражает жесткость образца. При работе с мягким образцом силовая кривая в тех же координатах будет выглядеть более полого. Гистерезис между подходом и отводом – может указывать на пластическую деформацию или вязкоупругие свойства.
Для получения информации о механических свойствах используют следующий алгоритм. В разных точках поверхности проводят измерения силовых кривых. Получают массив данных, например, в количестве 128 × 128 кривых подвода и отвода. Далее из анализа каждой силовой кривой получают изображения, соответствующие картам распределения адгезии, жесткости и деформации поверхности. Для отображения всего массива данных приходится использовать 4-мерное отображение: три координаты XYZ и градации цвета использованы для построения карт адгезии, жесткости и деформации (рис.2).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Данный метод был применен для анализа влияния нагрева на вирус табачной мозаики. В качестве образца рассматривали вирус табачной мозаики после 5 мин нагрева при 90 °С.
Вирус наносили на подложку из слюды, измерение силовых кривых осуществлялось кантилевером NP-S10 в режиме Force Mapping на приборе атомно-силовом микроскопе Nanoscope-3А (Digital Instruments, США).
Силовые кривые снимали с разрешением 32 × 32 точек. На рис.3. представлены два вида отображения данных – слева вверху топография, справа – отображение силовых кривых. Характерный размер образовавшихся частиц: 0,5–1,2 мкм. При выборе силовых кривых для оценки модуля Юнга на подложке важно обратить внимание на адгезионный пик, на чистой подложке кантилевер не будет залипать, так как адгезионный пик существенно меньше, чем для вирусной частицы.
С помощью ПО "ФемтоСкан Онлайн" можно открыть несколько кривых и обработать полученные данные (рис.4). Эта опция может быть удобнее при усреднении нескольких кривых. Важно поставить "Да" в пункте "Совместить документы" при открытии файлов.
Две совмещенные силовые кривые, записанные на поверхности слюды и вирусной частице во время подвода кантилевера, представлены на рис.4b. На вирусной частице наблюдается увеличение наклона участка силовой кривой после контакта, что свидетельствует о деформации образца кантилевером. Разница изменений вертикальных координат (отклонения кантилевера) двух силовых кривых при фиксированной разнице горизонтальной координаты (перемещение образца к кантилеверу) позволяет вычислить деформацию образца, которая в приведенном примере составила 2,3 нм.
С учетом денатурации белков оболочки вирусные частицы сильнее взаимодействуют и распределяются по подложке, высота частиц существенно снижается по сравнению с контрольными образцами ВТМ. В этом случае на значения модуля Юнга сильный вклад вносит подложка образца.
Благодаря реализованной в ранних версиях ПО "ФемтоСкан Онлайн" опции 4-мерной визуализации режима Force Volume можно наглядно проследить упругость образца и адгезию, продвигаясь в разных плоскостях силовой кривой (рис.5).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе было оценено влияние термической обработки на вирус табачной мозаики. Показаны возможности обработки полученных в режим Force volume данных в ПО "ФемтоСкан Онлайн", а также представлены возможности по 4-мерной презентации данных.
Силовые кривые помогают анализировать фундаментальные взаимодействия, такие как силы Ван-дер-Ваальса, силы Кулона и капиллярные силы между поверхностями или частицами. Силовые кривые стали универсальным инструментом в исследованиях АСМ, позволяя детально характеризовать материалы и биологические системы в наномасштабе.
Сбор и анализ кривых силы атомно-силовой микроскопии – хорошо зарекомендовавшая себя процедура получения информации высокого разрешения нетопографических данных из любого образца, включая биологические образцы. В частности, эти анализы обычно используются для изучения эластичности, жесткости или адгезионных свойств образцов. Кроме того, сбор нескольких кривых силы на обширной площади образцов позволяет реконструировать карты пространственного распределения механических свойств. Для точного анализа часто требуется комбинация нескольких моделей и численное моделирование (например, методом конечных элементов).
Сочетание этих карт с топографией поверхности образца обеспечивает более глубокое понимание физических свойств образца с точки зрения структуры и наномеханики [6].
БЛАГОДАРНОСТИ
Исследование выполнено в рамках государственного задания МГУ имени М.В.Ломоносова. ПО "ФемтоСкан Онлайн" предоставлено ООО НПП "Центр перспективных технологий". www.femtoscan.ru
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
Декларация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Butt Hans-Jürgen, Cappella B., Kappl M. Force measurements with the atomic force microscope: Technique, interpretation and applications. Surface science reports. 2005. Vol. 59 (1–6). https://doi.org/10.1016/j.surfrep.2005.08.003.
Hartmann B. et al. Profiling native pulmonary basement membrane stiffness using atomic force microscopy. Nat Protoc. 2024. Vol. 19(5). PP. 1498–1528. https://doi.org/10.1038/s41596-024-00955-7
Yen M.H., Chen Y.H., Liu Y.S., Lee O.K. Alteration of Young’s modulus in mesenchymal stromal cells during osteogenesis measured by atomic force microscopy. Biochem Biophys Res Commun. 2020. Vol. 4. No. 526(3). PP. 827–832. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2020.03.146
Bolshakova A.V., Kiseleva O.I., Nikonorova N.I., Yaminsky I.V. Chapter Scanning probe microscopy of block copolymers in Collection of laboratory works. Practical training in scanning probe microscopy. Moscow: Advanced Technologies Center, 2009, 143 p.
Gaboriaud F., Dufrêne Y.F. Atomic force microscopy of microbial cells: application to nanomechanical properties, surface forces and molecular recognition forces. Colloids Surf B Biointerfaces. 2007. Vol. 15. No. 54(1). PP. 10–9. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2006.09.014
Dinarelli S., Girasole M., Longo G. FC_analysis: a tool for investigating atomic force microscopy maps of force curves. BMC Bioinformatics. 2018. Vol. 6. No. 19(1). P. 258. https://doi.org/10.1186/s12859-018-2265-4
Научная статья
СИЛОВЫЕ КРИВЫЕ В СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ
А.И.Ахметова1, 2, к.ф.-м.н., ст. науч. сотр., вед. спец., ORCID: 0000-0002-5115-8030
Е.В.Дубровин1, д.ф.-м.н., вед. науч. сотр., ORCID: 0000-0001-8883-5966
И.В.Яминский1, 2, д.ф.-м.н., проф., ген. дир., ORCID: 0000-0001-8731-3947 / yaminsky@nanoscopy.ru
Аннотация. Силовые кривые в атомно-силовой микроскопии (АСМ) позволяют получить совокупность механических свойств образца. Среди них упругие, адгезионные, прочностные свойства. Измерение силовых кривых широко используется при изучении биологических объектов. Эти кривые необходимы для понимания различных свойств материалов и взаимодействий в наномасштабе, в частности, для изучения эластичности, жесткости и адгезионных свойств биологических образцов. Силовые кривые используются для изучения молекулярных взаимодействий, таких как разрыв связей и растяжение полимера. Силовое катирование или объемные карты распределения силовых кривых помогают реконструировать пространственное распределение механических свойств.
Ключевые слова: силовые кривые, сканирующая зондовая микроскопия, биомеханика, атомно-силовая микроскопия, механические свойства
Для цитирования: А.И. Ахметова, Е.В. Дубровин, И.В. Яминский. Силовые кривые в сканирующей зондовой микроскопии. НАНОИНДУСТРИЯ. 2025. Т. 18. № 3–4. С. 204–210. https://doi.org/
10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.204.210.
Received: 22.04.2025 | Accepted: 25.04.2025 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.204.210
Original paper
FORCE CURVES IN SCANNING PROBE MICROSCOPY
A.I.Akhmetova1, 2, Cand. of Sci. (Physics and Mathematics), Senior Researcher, Leading Specialist,
ORCID: 0000-0002-5115-8030
E.V.Dubrovin1, Doct. of Sci. (Physics and Mathematics), Leading Researcher, ORCID: 0000-0001-8883-5966
I.V.Yaminsky1, 2, Doct. of Sci. (Physics and Mathematics), Prof., Director, ORCID: 0000-0001-8731-3947 /
yaminsky@nanoscopy.ru
Abstract. Force curves in atomic force microscopy (AFM) display the interaction between a cantilever and a sample. These curves are essential for understanding various material properties and interactions at the nanoscale, for studying elasticity, stiffness, and adhesive properties of biological samples. Force curves are used to study molecular interactions such as bond breaking and polymer stretching. Force mapping or volumetric maps of the distribution of force curves help reconstruct the spatial distribution of mechanical properties.
Keywords: force curves, scanning probe microscopy, biomechanics, atomic force microscopy, mechanical properties.
For citation: A.I. Akhmetova, E.V. Dubrovin, I.V. Yaminsky. Force curves in scanning probe microscopy. NANOINDUSTRY. 2025. Vol. 18. No. 3–4. PP. 204–210. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.204.210.
ВВЕДЕНИЕ
Силовые кривые предоставляют ценную информацию о локальных свойствах материалов, таких как эластичность, твердость, адгезия и плотность поверхностного заряда. По этой причине измерение силовых кривых стало необходимым в материаловедении и биологии. Другое применение – анализ поверхностных сил как таковых для ответа на вопрос: каковы взаимодействия между частицами в жидкости? Как можно стабилизировать дисперсию? Как поверхности в целом и частицы в частности прилипают друг к другу [1]?
Силовые кривые широко используются в нанотехнологиях, биологии, материаловедении и других областях для количественного анализа локальных свойств объектов и материалов.
Характеристика биомеханических свойств тканей с высоким пространственным разрешением дает ценную информацию о широком спектре процессов развития, гомеостаза и патологических процессов в живых организмах. Биомеханические свойства базальной мембраны, субструктуры внеклеточного матрикса, размером всего ∼100–400 нм в поперечнике, среди прочего, имеют решающее значение для прогрессирования опухоли и образования метастазов. Хотя точное назначение модуля Юнга E такой тонкой субструктуры внеклеточного матрикса, особенно между двумя клеточными слоями, все еще является сложной задачей, биомеханические данные базальной мембраны могут предоставить информацию с выдающимся диагностическим потенциалом [2].
В исследовании [3] использовали атомно-силовую микроскопию (АСМ) для измерения изменений жесткости человеческих мультипотентных мезенхимальных стромальных стволовых клеток культивируемых в чашке Петри и на полиакриламидных субстратах во время остеогенной дифференциации. Результаты показали, что модуль Юнга цитоплазматической внешней области клеток увеличивался со временем во время остеогенеза. Существует сильная линейная корреляция между временем остеогенной индукции и модулем Юнга клеток, культивируемых в жестких чашках Петри, модуль Юнга приближается к плато после 15-го дня.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Силовые кривые в АСМ отражают зависимость силы взаимодействия между зондом и образцом от расстояния. Для их количественного анализа используются различные теоретические модели, описывающие разные типы взаимодействий. В области механического контакта зонда с образцом преобладают силы отталкивания, описываемые моделями контактной механики [4].
Силовая кривая обычно состоит из двух ветвей:
подвод зонда (approach curve) – зонд приближается к поверхности, красная линия на рис.1;
отвод зонда (retract curve) – зонд удаляется от поверхности, зеленая линия на рис.1.
На графике по оси X откладывается расстояние (Z-положение сканера), а по оси Y – сила (или прогиб кантилевера) [5].
Характерные участки силовой кривой:
Невзаимодействующая область – зонд далеко от поверхности, силы пренебрежимо малы;
При приближении зонда возникают силы притяжения (ван-дер-ваальсовы, капиллярные, электростатические, стерические силы и др.);
Контактная область – преобладают силы отталкивания (упругие и пластические деформации). Когда величина силы притяжения станет больше суммы сил отталкивания и упругого сопротивления кантилевера, зонд вдавливается в образец (C);
Адгезионный пик (на зеленой линии отвода) – при удалении зонда может наблюдаться "прилипание" из-за адгезионных сил.
Высокий адгезионный пик характеризует сильное "прилипание" кантилевера к поверхности образца (например, из-за капиллярных сил во влажном воздухе).
Наклон в контактной области отражает жесткость образца. При работе с мягким образцом силовая кривая в тех же координатах будет выглядеть более полого. Гистерезис между подходом и отводом – может указывать на пластическую деформацию или вязкоупругие свойства.
Для получения информации о механических свойствах используют следующий алгоритм. В разных точках поверхности проводят измерения силовых кривых. Получают массив данных, например, в количестве 128 × 128 кривых подвода и отвода. Далее из анализа каждой силовой кривой получают изображения, соответствующие картам распределения адгезии, жесткости и деформации поверхности. Для отображения всего массива данных приходится использовать 4-мерное отображение: три координаты XYZ и градации цвета использованы для построения карт адгезии, жесткости и деформации (рис.2).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Данный метод был применен для анализа влияния нагрева на вирус табачной мозаики. В качестве образца рассматривали вирус табачной мозаики после 5 мин нагрева при 90 °С.
Вирус наносили на подложку из слюды, измерение силовых кривых осуществлялось кантилевером NP-S10 в режиме Force Mapping на приборе атомно-силовом микроскопе Nanoscope-3А (Digital Instruments, США).
Силовые кривые снимали с разрешением 32 × 32 точек. На рис.3. представлены два вида отображения данных – слева вверху топография, справа – отображение силовых кривых. Характерный размер образовавшихся частиц: 0,5–1,2 мкм. При выборе силовых кривых для оценки модуля Юнга на подложке важно обратить внимание на адгезионный пик, на чистой подложке кантилевер не будет залипать, так как адгезионный пик существенно меньше, чем для вирусной частицы.
С помощью ПО "ФемтоСкан Онлайн" можно открыть несколько кривых и обработать полученные данные (рис.4). Эта опция может быть удобнее при усреднении нескольких кривых. Важно поставить "Да" в пункте "Совместить документы" при открытии файлов.
Две совмещенные силовые кривые, записанные на поверхности слюды и вирусной частице во время подвода кантилевера, представлены на рис.4b. На вирусной частице наблюдается увеличение наклона участка силовой кривой после контакта, что свидетельствует о деформации образца кантилевером. Разница изменений вертикальных координат (отклонения кантилевера) двух силовых кривых при фиксированной разнице горизонтальной координаты (перемещение образца к кантилеверу) позволяет вычислить деформацию образца, которая в приведенном примере составила 2,3 нм.
С учетом денатурации белков оболочки вирусные частицы сильнее взаимодействуют и распределяются по подложке, высота частиц существенно снижается по сравнению с контрольными образцами ВТМ. В этом случае на значения модуля Юнга сильный вклад вносит подложка образца.
Благодаря реализованной в ранних версиях ПО "ФемтоСкан Онлайн" опции 4-мерной визуализации режима Force Volume можно наглядно проследить упругость образца и адгезию, продвигаясь в разных плоскостях силовой кривой (рис.5).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе было оценено влияние термической обработки на вирус табачной мозаики. Показаны возможности обработки полученных в режим Force volume данных в ПО "ФемтоСкан Онлайн", а также представлены возможности по 4-мерной презентации данных.
Силовые кривые помогают анализировать фундаментальные взаимодействия, такие как силы Ван-дер-Ваальса, силы Кулона и капиллярные силы между поверхностями или частицами. Силовые кривые стали универсальным инструментом в исследованиях АСМ, позволяя детально характеризовать материалы и биологические системы в наномасштабе.
Сбор и анализ кривых силы атомно-силовой микроскопии – хорошо зарекомендовавшая себя процедура получения информации высокого разрешения нетопографических данных из любого образца, включая биологические образцы. В частности, эти анализы обычно используются для изучения эластичности, жесткости или адгезионных свойств образцов. Кроме того, сбор нескольких кривых силы на обширной площади образцов позволяет реконструировать карты пространственного распределения механических свойств. Для точного анализа часто требуется комбинация нескольких моделей и численное моделирование (например, методом конечных элементов).
Сочетание этих карт с топографией поверхности образца обеспечивает более глубокое понимание физических свойств образца с точки зрения структуры и наномеханики [6].
БЛАГОДАРНОСТИ
Исследование выполнено в рамках государственного задания МГУ имени М.В.Ломоносова. ПО "ФемтоСкан Онлайн" предоставлено ООО НПП "Центр перспективных технологий". www.femtoscan.ru
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
Декларация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Butt Hans-Jürgen, Cappella B., Kappl M. Force measurements with the atomic force microscope: Technique, interpretation and applications. Surface science reports. 2005. Vol. 59 (1–6). https://doi.org/10.1016/j.surfrep.2005.08.003.
Hartmann B. et al. Profiling native pulmonary basement membrane stiffness using atomic force microscopy. Nat Protoc. 2024. Vol. 19(5). PP. 1498–1528. https://doi.org/10.1038/s41596-024-00955-7
Yen M.H., Chen Y.H., Liu Y.S., Lee O.K. Alteration of Young’s modulus in mesenchymal stromal cells during osteogenesis measured by atomic force microscopy. Biochem Biophys Res Commun. 2020. Vol. 4. No. 526(3). PP. 827–832. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2020.03.146
Bolshakova A.V., Kiseleva O.I., Nikonorova N.I., Yaminsky I.V. Chapter Scanning probe microscopy of block copolymers in Collection of laboratory works. Practical training in scanning probe microscopy. Moscow: Advanced Technologies Center, 2009, 143 p.
Gaboriaud F., Dufrêne Y.F. Atomic force microscopy of microbial cells: application to nanomechanical properties, surface forces and molecular recognition forces. Colloids Surf B Biointerfaces. 2007. Vol. 15. No. 54(1). PP. 10–9. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2006.09.014
Dinarelli S., Girasole M., Longo G. FC_analysis: a tool for investigating atomic force microscopy maps of force curves. BMC Bioinformatics. 2018. Vol. 6. No. 19(1). P. 258. https://doi.org/10.1186/s12859-018-2265-4
Отзывы читателей
