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    Innovative Technology
 

Park SICM

Park 주사 형 이온 전도 현미경

Park Systems에서 개발한 주사 형 이온 전도 현미경(Park SICM)에서는 전해액을 채운 유리 나노파이펫(나노 단위의 파이펫)이 이온 센서의 역할을 하면서 액체에 완전히 입수된 시료와의 상대 위치에 대한 피드백을 제공합니다. 파이펫-팁은 이온 전류를 일정하게 유지하는 방법으로 시료와의 거리를 유지합니다. 이에 반해 원자현미경(AFM)은 대개 탐침 팁과 시료 간 힘의 상호 작용을 이용합니다.

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AFM은 매우 가는 캔틸레버와 팁을 탐침으로 사용합니다. Park SICM에서는 파이펫이 탐침 역할을 하는데, 유리 소재 파이펫은 내부 직경이 80나노미터 ~ 100나노미터이고, 석영 소재 파이펫은 30나노미터 ~ 50나노미터입니다.

 

비압력 비접촉식 액상 이미징

주사 형 터널링 현미경(STM)이 대기 중에서 운용되는 것처럼 Park SICM은 시료와의 물리적 접촉 없이 액체 속에서 운용됩니다. 시료와 파이펫의 양쪽 전극에서는 이온 전류를 생성하고, 이 전류는 둘러싸고 있는 용액을 통해 흐릅니다. 센서는 파이펫과 시료의 거리가 좁혀질수록 감소하는 이 전류를 측정하여 거리를 확인하고 파이펫과 시료의 위치를 조정하여 비접촉 상태를 유지합니다.

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오른쪽의 Park SICM 이미지는 부유 상태의 콜라겐 원섬유입니다. 부유 상태의 다중 원섬유는 매우 복잡한 구조이며, 액체의 바닥 기판으로부터 불과 몇 미크론 높이에서 부유합니다. 이는 기존의 원자현미경에서는 불가능한 구성입니다. 기존 원자현미경에서는 액체에 침투하거나 물리적 탐침에서 힘을 가하면서 부유 상태의 원섬유가 밀려나기 때문입니다.

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Park SICM을 사용한 활성 세포막 이미징

세포의 외피에 해당하는 세포막은 세포 내부를 외부 환경으로부터 격리합니다. 대부분의 세포막은 방어막일 뿐 아니라 세포를 드나드는 주요 물질의 이동 수단이 되기도 합니다. 활성 세포막의 기능을 관찰하는 일이 세포 연구에서 차지하는 비중이 갈수록 더 커지고 있지만, 나노미터 규모로 활성 세포막을 관찰하는 것은 극도로 어려운 일입니다. 첫째, 세포막이 투명하기 때문에 광학현미경으로는 관찰이 거의 불가능합니다. 둘째, 세포막이 매우 약하기 때문에 AFM 또는 주사 전자현미경 탐침의 힘을 견딜 수 없습니다. 그와 달리 Park SICM은 시료 표면에 어떠한 힘도 가하지 않으므로, 부드러운 활성 세포막을 나노 규모로 이미징하는 데 적합합니다.

왼쪽의 Park SICM 이미지는 활성 헬라 세포입니다. 이 세포는 Park SICM 이미징 시간 내내 안정적인 활성 상태를 유지했으며 어떠한 물리적 손상의 징후도 보이지 않았습니다. 광학 현미경이나 AFM으로는 이와 같은 활성 세포막의 구조적 복잡성을 관찰하기가 거의 불가능합니다.

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Park SICM