ICS17.180 A60 中华人民共和国国家标准 GB/T28872—2012 活 细胞样品纳米结构的磁驱动轻敲模式 原子力显微镜检测方法 Testingmethodofmagneticlightly-strikingmodeatomicforcemicroscopefor nanotopographyoflivingcells 2012-11-05发布 2013-02-15实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国科学院提出。 本标准由全国纳米技术标准化技术委员会(SAC/TC279)归口。 本标准负责起草单位:国家纳米科学中心。 本标准主要参加起草单位:中国科学院电工研究所、中国人民解放军第二军医大学。 本标准主要起草人:韩东、韩立、孙全梅、陈佩佩、冯建涛、陈龙、殷伯华、初明璋、林云生、杨勇骥。 ⅠGB/T28872—2012 活细胞样品纳米结构的磁驱动轻敲模式 原子力显微镜检测方法 1 范围 本标准规定了磁驱动轻敲模式原子力显微镜检测活细胞样品的技术和规范。 本标准适用于使用磁驱动轻敲模式原子力显微镜对活细胞的形貌和物性的检测。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T21636—2008 微束分析 电子探针显微分析(EPMA)术语 3 术语和定义 GB/T21636—2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 活细胞样品 livingcells 离体培养或急性分离的细胞。 3.2 磁驱动轻敲模式原子力显微镜 magneticlightly-strikingmodeatomicforcemicroscope 使用交变磁场驱动背面镀有磁膜的微悬臂探针对样品形貌及物性进行轻敲模式检测的原子力显 微镜。 3.3 磁性悬臂 magneticcantilever 背面镀有磁膜的微悬臂。 3.4 振幅衰减值 magnitudeofamplitudedamping 微悬臂的工作振幅与自由振幅的比值。 4 基本原理 原子力显微镜(atomicforcemicroscope,AFM)采用带有针尖的对微弱力极其敏感的微悬臂在样 品表面进行扫描从而得到图像。扫描过程中,针尖顶部最外层原子与样品表面原子之间的相互作用力 使微悬臂不断发生形变或改变运动状态,因此一束激光经由微悬臂的光滑背面反射到光电检测器上的 位置也不断发生变化。AFM就是通过光电检测器来检测微悬臂的状态从而获得样品形貌和作用力等 信息。 原子力显微镜的磁驱动轻敲模式适合于对生物样品等柔软物体进行非破坏性成像,该模式使用交 变磁场驱动背面镀有磁膜的微悬臂探针,使其以特定振幅进行高频振动,同时由压电陶瓷驱动扫描器在 1GB/T28872—2012 样品表面进行光栅式扫描,样品与探针的相互作用将影响微悬臂的振幅。在扫描过程中,一束激光照射 到微悬臂的背面并反射到一个光电检测器上,检测器不同象限接收到的激光光强的差异与微悬臂的振 幅增减存在一定比例关系。通过检测微悬臂的振幅变化,压电陶瓷对样品与探针之间的距离进行相应 的调整,使微悬臂的振幅维持恒定并将调整信号转化处理得到检测样品的三维形貌图。同时通过对比 驱动相位和实际振荡相位之间的相差获得检测样品的物性特征。见图1。 说明: 1———光电检测器; 2———交变磁场; 3———磁性悬臂与探针。 图1 磁驱动轻敲模式示意图 5 仪器设备 磁驱动轻敲模式原子力显微镜。 6 活细胞样品准备 活细胞样品应为贴壁状态良好的培养细胞或急性分离的细胞。 7 磁驱动原子力显微镜系统的准备工作 7.1 选择扫描器(推荐扫描范围为100μm×100μm)和磁性悬臂,建议检测细胞应选择弹性常数小于 1N/m的磁性悬臂。 7.2 使用3次蒸馏水浸泡磁性悬臂并将其固定在扫描器顶端,然后将扫描器安装于原子力显微镜扫描 台上。 7.3 调节检测激光,使之照射于微悬臂的末端。 7.4 选择与载有活细胞样品同等规格的培养皿或玻片为参照物,在大气环境中接近至样品表面距探针 2GB/T28872—2012 约200μm处。 7.5 取下参照物,更换为载有活细胞样品的培养皿或玻片液体池,使微悬臂直接浸入活细胞生理溶液 中,避免气泡的产生影响微悬臂状态。 7.6 在微悬臂浸入溶液后,将其放置10min,使悬臂与环境达到热平衡。 7.7 调节光电检测器的位置使检测到的光强最大。 8 检测分析步骤 8.1 设定驱动振幅,确定悬臂的共振频率。(常规下,探针在溶液中的驱动频率为空气中共振频率的三 分之一左右。) 8.2 根据悬臂的共振频率确定扫描时探针的驱动频率,建议选择驱动频率接近探针的共振频率。 8.3 设置判定悬臂与样品接触的振幅衰减值(建议设定为减小到溶液下自由振幅的80%~90%),驱 动样品直至样品表面和探针接触。 8.4 设定扫描范围开始扫描检测,并根据生物样品的粗糙度选择合适的积分增益、比例增益以及扫描 速率。 8.5 逐步缩小扫描范围,寻找目标部位进行成像。 8.6 在进行样品表面三维形貌成像的同时,获取相差图及振幅图以表征样品硬度、弹粘性等物性。 9 检测结果报告 检测结果报告需包括以下信息: a) 检测报告的唯一编号; b) 样品名称; c) 样品的送样日期; d) 送样人姓名、单位地址及联系方式; e) 检测内容与要求; f) 样品的检测日期; g) 检测仪器型号及工作条件; h) 检测结果和必要的说明; i) 报告人及负责人的签字; j) 检测实验室名称和地址; k) 检测报告的页码。 检测报告发布可参考附录A。 3GB/T28872—2012 附 录 A (资料性附录) 活细胞样品纳米结构原子力显微镜检测报告 报告编号: 样品名称: 送样日期: 送样单位及地址: 送样人姓名: 联系电话: E-mail地址: 检测内容与要求: 检测条件: 仪器型号: 微悬臂类型: 微悬臂弹性系数: 半张角: 共振频率: 扫描速率: 驱动振幅: 积分增益与比例增益: 振幅衰减值: 检测结果: 成像模式: 图像: 必要的说明: 报告书共 页 检测人姓名: 检测单位联系电话: 检测单位地址: 审核人姓名: 检测单位(公章) 检测日期: 年 月 日 4GB/T28872—2012 参 考 文 献 [1] G.Ge,D.Han,D.Lin,W.Chu,Y.Sun,L.Jiang,W.MaandC.Wang.MACmode atomicforcemicroscopystudiesoflivingsamples,rangingfromcellstofreshtissue.Ultramicrosco- py.2007,107,299-307. [2] P.Chen,H.Dong,L.Chen,Q.SunandD.Han.Theapplicationofatomicforcemicros- copyonlivingsamples,fromcellstofreshtissues.ChineseSci.Bull.2009,54,2410-2415(Review). [3] ASTME-2382-04.GuidetoScannerandTipRelatedArtifactsinScanningTunnelingMi- croscopyandAtomicForceMicroscopy—Terminology. [4] W.HanandS.M.Lindsay.Probingmolecularorderingataliquid-solidinterfacewitha magneticallyoscillatedatomicforcemicroscope.Appl.Phys.Lett.1998,72,1656-1658. [5] B.Rogers,D.York,N.Whisman,M.Jones,K.Murray,andJ.D.Adams.Tapping modeatomicforcemicroscopyinliquidwithaninsulatedpiezoelectricmicroactuator.Rev.Sci.In- strum.2002,73,3242-3244. [6] I.RevenkoandR.Proksch.Magneticandacoustictappingmodemicroscopyofliquid phasephospholipidbilayersandDNAmolecules.J.Appl.Phys.2000,87,526-533. [7] E.Lesniewska,P.E.Milhiet,M.GiocondiandC.L.Grimellec.Atomicforce microscopeimagingofcellsandmembranes.MethodsCellBiol.2002,68,51-65. [8] J.Kokavecz,A.Mechler.Investigationoffluidcellresonancesinintermittentcontact modeatomicforcemicroscopy.Appl.Phys.Lett.2007,91,023113. 5GB/T2887