虚拟事件,真实科学

北美BioAFM用户会议[2021]

探索生命科学研究的前沿AFM工具和技术

原子力显微镜:生物学应用的重要工具

(2021年6月23日)

专题介绍:

  • 新型高速AFM技术
  • 用于研究液体细胞的高速原子力显微镜
  • 基于原子力显微镜的癌症机械生物学研究
  • 基于原子力显微镜的胶原结构特性研究
  • 表征口腔生物膜结构-性质关系的AFM方法
  • 体内AFM用于人体皮肤病的诊断和临床监测

特色演讲和技术演示

突破AFM的速度和分辨率限制

西蒙·舒林博士,威尔康奈尔医学院麻醉学生理学和生物物理学教授

高速原子力显微镜(HS-AFM)是一项强大的技术,可以提供生物分子在工作中的动态电影[1].

为了打破目前使用HS-AFM表征分子动力学的时间限制,我们开发了HS-AFM高度光谱(HS-AFM- hs)雷竞技怎么下载,一种我们在固定位置振荡HS-AFM尖端并检测尖端下分子运动的技术。这使得亚纳米空间分辨率结合了分子波动的微秒时间分辨率。雷竞技怎么下载HS-AFM-HS可与HSAFM成像模式配合使用,从而获得较宽的动态范围[2)……

用真高速原子力显微镜揭示雷竞技怎么下载分子动力学

Bruker应用科学家Heiko Haschke博士
Andreas Kraus博士,布鲁克应用科学家

最近原子力显微镜(AFM)技术的发展带来了前所未有的流体成像速率,为高速扫描能力树立了新的里程碑。Bruker最近推出了最快的商用高速AFM (NanoRacer®),能够以5000行/秒的速度达到50帧/秒的扫描速度。高速AFM不仅提供了原子分辨率,而且还实现了与细胞过程和单个生物分子结合机制相关的时间分辨率动力学的真实、实时可视化。例如,单个蛋白质结合行为的动力学,二维蛋白质组装,运动蛋白,膜运输,核酸的结构转变,现在可以观察到。

癌症转移进展的机械生物学

Kalpana Katti,博士,北达科他州立大学杰出教授

世界卫生组织每年报告约340万例乳腺癌和前列腺癌病例,导致全球约100万人死亡。大多数死亡是由于转移、易位过程和癌症向远处重新定植。前列腺癌和乳腺癌都表现出强烈的骨转移倾向,此时患者的预后很差。癌症,如果在原发部位确诊,是可以治疗的。然而,超过90%的癌症相关死亡是由转移引起的。我们已经开发了一种新型的骨模拟纳米粘土支架,使用组织工程方法生成骨[1-5]。将商业前列腺癌和乳腺癌细胞植入组织工程骨上用于生成肿瘤[6,7]。利用直接纳米压痕技术研究了肿瘤的力学性能。

胶原纤维超微结构的多模态成像

Gunjan Agarwal博士,俄亥俄州立大学机械与航空航天工程教授

在本研究中,我们研究了血管手术时提取的人AAA组织和注入ApoE - / -小鼠AAA模型的血管紧张素II (AngII)提取的主动脉中胶原纤维的结构变化,并使用透射电镜和原子力显微镜(AFM)观察胶原纤维的结构。对图像进行分析,表征d -周期性的长度和深度、纤维直径和纤维曲率。组织也使用一种新的试剂,胶原杂交肽(CHP)(用于染色降解的胶原)进行染色,并使用AFM和荧光显微镜相结合进行分析。我们的研究结果阐明了在切除的人体组织和注射AngII的小鼠的AAA重塑区域中,如何观察到d周期带受损的异常胶原原纤维。

口腔物种和生物膜的纳米计量学

Laurent Bozec博士,多伦多大学牙科学院副教授

口腔具有相对稳定的环境条件和来自唾液成分、牙龈沟液和宿主饮食的营养物质流,支持多种细菌的生长。口腔生物膜的形成始于最初的定植菌的附着,随后是次要的和后来的定植菌的附着。了解最初的定植菌如何入侵口腔表面可能具有挑战性,但对于开发新的抗微生物/抗生物膜策略仍然是必要的。在这次演讲中,Bozec博士将回顾他的团队最近在细菌物种的生物物理特性以及口腔细菌/真菌在相关表面的早期粘附方面的一些工作,这些粘附是由单细胞力谱表征的。在本演讲的第二部分,Bozec博士将演示原子力显微镜和光学相干断层扫描的结合使用如何有针对性地用于研究口腔生物膜的结构-性质关系。

活体AFM:利用AFM对活体人体进行粘弹性模型提取皮肤弹性,并计划在频域使用孔弹性模型

Mojtaba Azadi,博士,旧金山州立大学副教授

在体内检测完整皮肤的力学特性导致一种新的定量方法来诊断皮肤疾病和在临床环境中监测皮肤状况。目前的研究和临床方法检测皮肤力学有很大的局限性。体外实验是在非生理条件下进行的,体内临床方法测量脂肪和肌肉组织的不必要力学,但将测量结果报告为皮肤力学。理想的皮肤力学应该在皮肤尺度(即微米尺度)和体内被捕获。然而,在微米尺度上捕捉体内皮肤力学的极端挑战,包括由心脏哔哔声、呼吸和受试者运动引起的皮肤运动,阻碍了体内皮肤力学的测量。

演讲者

西蒙·舒林博士,威尔康奈尔医学院麻醉学生理学和生物物理学教授

Simon Scheuring,美国纽约威尔康奈尔医学院麻醉学生理学和生物物理学教授。他是瑞士巴塞尔大学生物中心训练有素的生物学家(1992 - 1996)。1997 - 2001年在Andreas Engel实验室攻读博士学位期间,他学习了电子显微镜和原子力显微镜,并对膜蛋白产生了兴趣。在此期间,他致力于水通道蛋白和糖转运蛋白的结构测定。博士后期间(2001 - 2004年),在法国巴黎国立医学研究所(INSERM)和居里研究所(2004 - 2007年)的Jean-Louis Rigaud实验室担任研究助理期间,他学习了膜物理化学,并开发了用于研究天然膜的原子力显微镜。作为初级研究主任(2007 - 2012),他在法国巴黎的居里研究所建立了自己的实验室。接下来,他在法国马赛的INSERM/艾克斯-马赛大学(2012)建立了一个更大的独立实验室,并在那里晋升为高级研究主任(2012-2016)。2017年,他来到美国纽约威尔康奈尔医学院(Weill Cornell Medicine),并被任命为麻醉学生理学和生物物理学教授。

西蒙·舒林获得了INSERM Avenir奖(2005年)、巴黎维尔奖(2007年)、欧洲研究委员会(ERC)整合者奖(2012年)、罗伯特·德布瑞尔大奖赛(2013年)和美国国立卫生研究院院长先锋奖(2019年)。他的目标是领导一个充满活力的研究团队,成员来自生物学、物理学和工程学等不同的科学领域,开发和使用基于原子力显微镜的技术,为生物膜中发生的过程提供新的见解。

Kalpana Katti,博士,北达科他州立大学杰出教授

Kalpana Katti博士是北达科他州立大学土木与环境工程系的杰出教授。在NDSU,她建立了一个最先进的材料表征实验室,该实验室拥有先进的纳米机械和红外光谱设备以及组织雷竞技网页版工程实验室。她曾担任基础设施发展拨款项目的负责人,利用联邦资金引进了先进的电子显微镜,大大扩展了NDSU的电子显微镜设施。她还在NDSU领导了一个新的材料和纳米技术博士课程。雷竞技网页版她领导着NDSU工程癌症试验台中心(CECT)和新成立的NSF EPSCoR科学与工程细胞生物界面中心。她带来了超过2600万美元的研究经费。

她在期刊、会议论文集和书籍章节中发表了200篇论文,其中包括123篇期刊文章。2004-2007年,她获得了《胶体与界面》杂志颁发的被引用次数最多的奖项。她也是美国国家科学基金会职业奖获得者。她是美国医学和生物工程研究所(AIMBE)的当选研究员。她于2021年获得Phi Kappa Phi讲师奖,2018年获得Waldron卓越研究奖,2007年获得Peltier教学创新奖,2003年和2018年获得工程学院研究员奖,2011年获得NDSU第52届教师讲师奖。她还于1999年获得了美国涂料技术联合会颁发的Roon奖,并于1996年获得了美国显微镜学会颁发的总统学者奖。她曾在国内和国际会议上做过70多次特邀演讲、主题演讲和全体演讲。

Gunjan Agarwal博士,俄亥俄州立大学机械与航空航天工程教授

Gunjan Agarwal博士在印度孟买的塔塔基础研究所获得生物物理学博士学位,之后来到美国爱因斯坦医学院(Bronx, NY)接受博士后培训,随后在宝洁制药公司(Cincinnati and Gamble Pharmaceuticals)工作了一年。在空军研究实验室(WPAFB, OH)做了一段时间的研究科学家之后,她于2003年加入俄亥俄州立大学(Columbus, OH)担任助理教授。阿加瓦尔博士目前是俄勒冈州立大学机械和航空航天工程教授,研究重点是生物工程和纳米技术领域。她是利用光、电子和原子力显微镜(AFM)进行生物医学研究的专家,并在俄勒冈州立大学指导一个多用户生物-AFM核心设施。

主要研究方向为细胞外基质重塑,重点研究胶原纤维的结构和功能。Agarwal博士的另一个主要研究项目是开发AFM的新型生物医学应用。她的实验室已经应用磁力显微镜(MFM)的许多方面来研究纳米颗粒的行为和铁蛋白(铁)沉积在健康和疾病的组织切片中。她与人合著了50多篇期刊文章,并贡献了4个特邀书籍章节。她的研究一直得到美国国立卫生研究院、美国国家科学基金会和美国心脏协会的资助。她指导了10名博士和5名硕士学生,并教授细胞外基质,医学成像和显微镜课程。

Laurent Bozec博士,多伦多大学牙科学院副教授

Laurent Bozec教授于1997年在英国诺丁汉特伦特大学获得应用物理学(荣誉)理学士学位,并于2003年在英国兰开斯特大学获得应用物理与仪器学博士学位。博士期间,在波洛克教授的指导下,他开发了一种结合红外光谱和原子力显微镜的新技术。在获得博士学位后,他加入了伦敦大学学院(英国)医学院和新成立的伦敦纳米技术中心。在已故教授Mike Horton的指导下,他利用原子力显微镜探索了胶原蛋白的纳米级特性。2005年,他利用原子力显微镜发表了第一张胶原蛋白分子的原子力显微镜图像。

2007年,他加入了伦敦大学学院伊士曼牙科研究所,在那里他开始了自己的研究小组,专注于胶原蛋白和宿主细胞相互作用的纳米计量学。2012年,他是英国皇家显微学会扫描探针显微镜分会的创始成员之一。2015年,他成为伦敦大学学院伊士曼牙科研究所的副院长,并创建了一个博士生学院,当时有近100名博士生。多年来,Bozec博士为全球的工业客户和学术合作伙伴提供了高水平的AFM专业知识。Bozec博士一直对文化遗产和纳米计量学感兴趣。2014年,他有幸用AFM拍摄了达尔文的一本笔记本的皮革装订,2017年,他成功拍摄了17世纪法国亨利四世木乃伊头部的皮肤。发表论文120余篇,被引用3500余次。

2018年11月,Bozec博士搬迁到多伦多大学牙科学院,创建了一个转化研究小组,专注于纳米计量工具的应用,以推进基于胶原蛋白的结缔组织在健康和疾病中的知识,如纤维化、癌症、Ehlers Danlos和自然衰老。

Mojtaba Azadi,博士,旧金山州立大学副教授

他持有加拿大阿尔伯塔大学的博士学位。他在伊朗的谢里夫理工大学和德黑兰大学完成了硕士和本科学习。

2015年8月起担任旧金山州立大学(SFSU)工程学院副教授。Azadi博士实验室的主要目标是开发敏感和定量的生物力学评估工具,以检测由生物因素、药物和医疗干预引起的软生物材料的细微变化。雷竞技网页版

在加入旧金山州立大学之前,他在麻省理工学院生物与机械工程系和阿尔伯塔大学康复医学系从事了四年的仿生、生物仪器、机械生物学和康复机器人等合作项目。这些项目包括为猎豹机器人设计一个生物张拉整体腿,在微纳米尺度上测量软组织的力学,如皮肤、输卵管、软骨、被膜和不同的细胞层。

Andreas Kraus博士,布鲁克应用科学家

Andreas Kraus,毕业于德国莱比锡大学物理系,在德国布伦瑞克工业大学获得博士学位,主要研究III-V型半导体结构的外延生长和表征。2016年,他加入JPK Instruments AG,担任应用科学家。自2019年以来,他是位于柏林的布鲁克纳米全球应用和客户支持团队的一员。他目前专注于高分辨率和高速应用的原子力显微镜研究生命科学系统的动力学。

Bruker应用科学家Heiko Haschke博士

Heiko Haschke获得英国布里斯托尔大学物理学博士学位,在那里他专注于高速成像和力谱在研究单个生物分子相互作用中的应用和发展。雷竞技怎么下载2001年,他加入JPK仪器公司,从事纳米分析仪器的开发,特别是用于生物应用的原子力显微镜和光学镊子。2004年,他成立并成为应用小组的负责人,这是一个由应用科学家专家组成的团队,提供全球客户和技术支持。自2020年以来,他正在监督位于德国柏林的布鲁克纳米生物AFM部门的NanoRacer®高速AFM的全球应用开发。

按需访问事件记录


本次活动包括六场演讲和三场实时演示。在这些领域,布鲁克的应用科学家和领先的研究人员为生命科学探索创新的AFM解决方案。提交的形式即时,完整的访问所有演示录音,与演讲者的问答,以及产品演示。

获得生命科学研究中基于原子力显微镜的调查方法的新见解。

  • 了解各自领域的领导者如何使用新颖的原子力显微镜技术做出前所未有的发现。
  • 参见Bruker的Dimension FastScan AFM, BioScope Resolve AFM和NanoWizard 4 XP AFM实时演示。
  • 聆听专家对这些仪器和方法的实际用途、优点和局限性的回答。

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