| 北京思睿維科技有限公司 |
|
—— 銷(xiāo)售熱線 ——
18618101725 |
AFSTM單分子聲力譜儀
AFSTM單分子聲力譜儀
全新的單分子測(cè)量手段
了解單分子層面復(fù)雜的生物過(guò)程是預(yù)防和治療癌癥及其他疾
病的關(guān)鍵， 作為即時(shí)可用的單分子檢測(cè)儀器，
實(shí)現(xiàn)了活體測(cè)量技術(shù)的突破以及分子水平上相互作用的成像。
AFS 技術(shù)
聲學(xué)力譜（AFS），是一種用于高度并行操縱單分子的方法。 AFS
是*款商業(yè)化的獨(dú)立儀器，包括一個(gè)易于操
作和測(cè)量的智能化專(zhuān)業(yè)顯微鏡。 AFS 技術(shù)是采用功能強(qiáng)大而成
本低廉的芯片裝置，能夠高精度施加力同時(shí)對(duì)數(shù)千個(gè)生物分子
進(jìn)行檢測(cè)。
AFS 芯片示意圖
原理
AFS 技術(shù)由玻璃微流控芯片和透明的壓電變換器構(gòu)成來(lái)產(chǎn)生共振聲波。 AFS 芯片上的聲波（超聲波）可同
時(shí)并行地在數(shù)千個(gè)生物分子（如 DNA， RNA 或蛋白質(zhì)）施加亞皮牛頓（pn） 到數(shù)百皮牛頓（pn） 的力，
同時(shí)具有亞毫秒的響應(yīng)時(shí)間及固有穩(wěn)定性。
AFS 作為一個(gè)理想的工具在核酸蛋白、藥物蛋白和抗原抗體層面上破譯分子間相互作用的詳情。 AFS 技術(shù)
能夠使科學(xué)家研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能相互關(guān)系，新的生物機(jī)制和細(xì)胞力學(xué)，也可用于研究和識(shí)別自由
能圖，動(dòng)力學(xué)速率和在反應(yīng)過(guò)程中的中間態(tài)。
AFS 作為一個(gè)高度集成化的系統(tǒng)，包括倒置光學(xué)顯微鏡與軟件、工作站及相關(guān)電子器件，用戶(hù)界面友好，
操控方便。
主要技術(shù)特點(diǎn)
? 微流控芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)（Lab-on-Chip）
? 單分子操縱
? 高度并行
? 亞毫秒響應(yīng)時(shí)間
? 固有穩(wěn)定性
? 安全和友好的用戶(hù)界面
? 高性?xún)r(jià)比
AFS 芯片—— AFS 的核心技術(shù)
壓電元件
流動(dòng)通道
金電極
1
AFS 的多功能設(shè)計(jì)
AFS 作為一個(gè)高度靈活的單分子檢測(cè)儀器，其顯微鏡平臺(tái)給用戶(hù)定制和個(gè)性化需求提供了多重選擇。
? 通過(guò)在 200 毫米、 150 毫米、 75 毫米和 50 毫米不同鏡筒透鏡安裝距離來(lái)改變光學(xué)放大倍數(shù)
? 可拆卸側(cè)板便于對(duì)光學(xué)路徑的簡(jiǎn)單調(diào)整
? 標(biāo)準(zhǔn) 25 毫米網(wǎng)格便于外部安裝射流功能的組件（如注射泵）
? 特殊設(shè)計(jì)能夠快速簡(jiǎn)單連接外部放大器
? 芯片底座能夠使射流和電子連接安全地接到 AFS 芯片、簡(jiǎn)單快速地固定或重新固定
? 滑動(dòng)裝置用于準(zhǔn)確定位和鎖定物鏡上的樣品
? 配裝夾具以確保工作臺(tái)上流體組件的固定，以便實(shí)現(xiàn)多種流動(dòng)形式，如重力或注射器驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)
AFS 的應(yīng)用
LED 光源
AFS 芯片底座
手動(dòng) XY 樣品臺(tái)
流動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)（重力，手動(dòng)
或外部注射器泵控制流量）
抗體-抗原的親和力 蛋白質(zhì)折疊 細(xì)胞操縱
微流變 脂質(zhì)膜相互作用 DNA-蛋白質(zhì)相互作用
2
高精度力學(xué)及長(zhǎng)度測(cè)量
AFS 是對(duì)單個(gè)生物分子進(jìn)行高精度力學(xué)測(cè)量的理想工具。我們?cè)诖送ㄟ^(guò)對(duì)單個(gè) DNA 分子不同張力程度及
使用 AFS 的跟蹤軟件測(cè)量其長(zhǎng)度來(lái)證明 AFS 的高測(cè)量精度。
本實(shí)驗(yàn)是在被拴在鏈霉親和素包裹的聚苯乙烯微球（直徑 4.5μm）上的單個(gè) DNA 分子（長(zhǎng)度 8.4 kbps）上
進(jìn)行的。
用測(cè)量之前已生成的對(duì)照表來(lái)跟蹤微球的高度可達(dá)納米精度。
測(cè)量過(guò)程中，我們將驅(qū)動(dòng)電壓的（正負(fù)峰間）幅度從 0 Vpp 增加到 2.1 Vpp，相應(yīng)的聲學(xué)力從 0 pN 增加到
15.8 pN。 AFS 軟件能實(shí)時(shí)確定在各種力作用下的 DNA 長(zhǎng)度，以此來(lái)探測(cè)生物活動(dòng)，如蛋白質(zhì)-DNA 的相互
作用。
具有 14 位垂直分辨率的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的亞皮牛頓（pN）精度的恒聲學(xué)力具有數(shù)小時(shí)的穩(wěn)定性和亞毫秒
的響應(yīng)時(shí)間。
1 電壓
聲力學(xué)
伸長(zhǎng)精度
2 電壓
聲力學(xué)
伸長(zhǎng)精度
3 電壓
聲力學(xué)
伸長(zhǎng)精度
4 電壓
聲力學(xué)
伸長(zhǎng)精度
0 Vpp
0 pN
205.1nm(st.dev.@60Hz)
0.6 Vpp
1.3 pN
18.5nm(st.dev.@60Hz)
1.5 Vpp
8.1 pN
14.0nm(st.dev.@60Hz)
2.1Vpp
15.8pN
12.7nm(st.dev.@60Hz)
并行測(cè)量力學(xué)性能
AFS 擁有強(qiáng)大*的功能，能夠以高度并行的方式實(shí)現(xiàn)單分
子的測(cè)量。因?yàn)樵诤芏嗲闆r下由熱擾動(dòng)引起的復(fù)雜狀態(tài)及隨
機(jī)的個(gè)別狀態(tài)需要在單個(gè)實(shí)驗(yàn)中同時(shí)測(cè)量得到，而 AFS 并行
測(cè)量功能恰好實(shí)現(xiàn)了此要求，這是非常關(guān)鍵的。在這個(gè)單分
子的拉力實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)并行測(cè)量得到了 20 個(gè) DNA 分子的力
學(xué)參數(shù)。
力-拉伸長(zhǎng)度曲線
20 個(gè)獨(dú)立 DNA 分子的并行拉伸曲線。我們將張力從 0.1 pN
增加到 48 pN 來(lái)記錄力學(xué)-拉伸長(zhǎng)度曲線。在一個(gè)可視區(qū)里
同時(shí)并行地獲得曲線。單分子多數(shù)量力學(xué)測(cè)量功能，可以應(yīng)
用到不同的實(shí)驗(yàn)如蛋白質(zhì)和 RNA 伸展和核酸酶處理。
? 動(dòng)態(tài)力譜
? 恒力測(cè)試
? 力-距離曲線
? 生物聚合物力學(xué)
? 鍵斷裂
? 微流變學(xué)
? 細(xì)胞力學(xué)
? 水凝膠力學(xué)性能
3
高數(shù)據(jù)量的鍵斷裂測(cè)量
統(tǒng)計(jì)分析和高數(shù)據(jù)量采集對(duì)于抗體-抗原相互作用的表征是
至關(guān)重要的。由于 AFS 多數(shù)量分子測(cè)試的能力，大量的鍵可
以并行測(cè)試，大大減少了測(cè)量時(shí)間。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)展示了 AFS 能夠在單個(gè)測(cè)量實(shí)驗(yàn)中獲取一個(gè)完整的
251 個(gè)單分子 Dig:: anti-Dig 鍵斷裂力分布。
斷裂力柱狀圖
251 個(gè) Dig::anti-Dig 鍵，拉伸載荷率為 2.3 pN/s，每 Dig::anti-Dig
鍵的斷裂力記錄下來(lái)并繪制成一個(gè)斷裂力柱狀圖。此柱狀圖
在相同條件下的單個(gè)實(shí)驗(yàn)中得到，保證實(shí)驗(yàn)的可靠性和重現(xiàn)
性。 AFS 能夠應(yīng)用加載速率跨越幾個(gè)數(shù)量級(jí)（10-4 PN / s 到 103
PN / s），使之成為高度并行測(cè)量動(dòng)態(tài)力學(xué)譜的理想工具。
基于 AFS 技術(shù)的細(xì)胞操縱
AFS 技術(shù)為科學(xué)家提供了來(lái)操縱任一物質(zhì)的*能力，與
懸浮的液體介質(zhì)相比，密度不同。通過(guò)這個(gè)方法，力不僅可
以作用于合成微球，也能作用于活體物質(zhì)本身。
在此，我們用 AFS 模塊施加力于神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞，并在商
售的徠卡共焦顯微鏡（徠卡 TCS SP8）下觀察。成像平面與聲
學(xué)節(jié)點(diǎn)放置位置*，大概在 AFS 芯片底部表面以上 40 微米
左右。一旦啟用聲場(chǎng)，熒光標(biāo)記的細(xì)胞被迅速推離表面進(jìn)入
到聲學(xué)節(jié)點(diǎn)，并且呈現(xiàn)在成像平面。當(dāng)聲力停止時(shí)，細(xì)胞由
于重力原因下降，逐漸從熒光圖像中消失。
通過(guò)直接作用力于細(xì)胞這一能力，針對(duì)細(xì)胞生物學(xué)研究， AFS
有非常大潛力，例如細(xì)胞粘附，細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞分化等研究。
解除力
施加力
0s 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s
4
AFS 規(guī)格參數(shù)
AFS 是一個(gè)真正的測(cè)量單分子的工具，包括一個(gè)的倒置光學(xué)顯微鏡，射流模塊和電子組件，集成在
一個(gè)小箱體內(nèi)（300mm×375mm×200mm）。
AFS 顯微鏡
單色 LED 照明
? 波長(zhǎng) 660 nm
CFI 消色差物鏡（可升級(jí)）
? 尼康 40x， NA 0.65， WD 0.65mm
? 校正色差，球面像差，模糊和圖像的平坦性
手動(dòng) XY 樣品臺(tái)
? 微米精度 20 毫米行程范圍
? 雙燕尾導(dǎo)軌，使用戶(hù)能測(cè)量樣品內(nèi)不同的
位置
? 配帶有刻度按鈕的細(xì)牙螺紋軸
AFS 模塊
除了 AFS 單機(jī)顯微鏡平臺(tái)， Lumicks 公司還提供了 AFS 模塊，和商用的倒置光學(xué)顯微鏡連用。這個(gè)組合擁
有非常強(qiáng)大的可視功能，使用戶(hù)能夠在*的熒光超分辨顯微鏡下研究生物分子及細(xì)胞的機(jī)械操縱。
AFS 與熒光技術(shù)的結(jié)合
我們?cè)谑惺鄣娘@微鏡（尼康 Eclipse Ti）上使用
AFS 模塊。拴在 DNA 鏈上的 4.5μ m 聚苯乙烯
微球用 Atto647 染料熒光標(biāo)記，通過(guò)激光照射
的熒光顯微鏡可視化。
解除力 施加力
測(cè)量 RNA 聚合酶活動(dòng)機(jī)制
AFS 其自身功能多樣化和力穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)使其成為研究 DNA
分子的活動(dòng)規(guī)律和機(jī)制的理想工具，涵蓋亞秒到小時(shí)的時(shí)間
量程。 RNA 聚合酶的活動(dòng)通常具有復(fù)雜性：其正常工作機(jī)制
往往被不同性質(zhì)的事件中斷。
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中， DNA 分子和被處理過(guò)的大腸桿菌聚合酶復(fù)合
被固定在 AFS 芯片表面。 聚苯乙烯微球表面粘附能夠使 DNA
分子延伸的大腸桿菌 RNA 聚合酶。一旦開(kāi)始轉(zhuǎn)錄和復(fù)制，通
過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量 DNA 的延伸，能夠精確檢測(cè)每個(gè)大腸桿菌聚合酶
分子的活動(dòng)，多個(gè)大腸桿菌 RNA 聚合酶的活動(dòng)機(jī)制在該試驗(yàn)
中可以同時(shí)并行測(cè)量。如實(shí)驗(yàn)所示， RNA 聚合酶延伸動(dòng)力學(xué)
由于其運(yùn)動(dòng)機(jī)制常被出現(xiàn)的事件影響而體現(xiàn)出高度的隨機(jī)
性， AFS 作為一個(gè)有效的研究手段非常適合解決該問(wèn)題。
5
AFS 放大器（可選）
AFS 的功能可通過(guò)一個(gè)電壓放大器擴(kuò)展。電壓增加，應(yīng)用與生物分子的zui大加載力相應(yīng)增加。
放大器可以很容易通過(guò)后面板連接到 AFS。AFS 計(jì)算機(jī)已經(jīng)預(yù)裝所有相關(guān)的軟件和驅(qū)動(dòng)程序以適用于電壓
放大器。
AFS 工作站及軟件（可升級(jí)）
AFS 包括 labview 軟件包和一個(gè)強(qiáng)大的工作站。 AFS 軟件能夠?qū)崟r(shí)以納米級(jí)分辨率并行測(cè)量數(shù)以千計(jì)的微
球。
主要特點(diǎn)：
? 在 25 赫茲實(shí)時(shí)并行三維跟蹤 60-300 個(gè)微球
? 在 25 赫茲實(shí)時(shí)并行二維跟蹤 300-1500 個(gè)微球
? 在 25 赫茲實(shí)時(shí)跟蹤（X,Y）位置精度為 2 納米
? 在 25 赫茲實(shí)時(shí)跟蹤（Z） 位置精度為 5 納米
? 通過(guò)參照微球的差值跟蹤進(jìn)行（Z） 方向漂移較正
? 自動(dòng)對(duì)照表校準(zhǔn)
AFS 加載力
AFS 通過(guò)電子控制的壓電元件施加力*的性能，給用戶(hù)提供了*的掌控力。
? 可以在直徑為 4.5μ m 的聚苯乙烯微球上施加 0-500 pN 的力
? 在 14 位垂直分辨率下的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力測(cè)量
? 加載速率范圍： 10-4 PN / s 到 103 PN / s
AFS 芯片
AFS 系統(tǒng)包含三種 AFS 芯片，每個(gè) AFS 芯片都會(huì)提前校準(zhǔn)并且給出芯片的共振頻率
? 加載速率范圍： 10-4 PN / s 到 103 PN / s
? AFS 芯片尺寸： 45 mm x 15 mm x 1.275 mm
? zui大加載力：大于 200 pN（4.5µm 的聚苯乙烯微球，采用電壓放大器）
全新的 AFS 芯片設(shè)計(jì)
我們將不斷地改進(jìn) AFS 芯片。與 AFS 用戶(hù)密切合作，提高芯片的性能、功能和可用性。
電動(dòng) Z 軸物鏡臺(tái)（可升級(jí)）
? 高性能兩相步進(jìn)微平移臺(tái)，行程范圍 5 mm，
步長(zhǎng) 50 nm，亞納米級(jí)的穩(wěn)定性
USB 3.0 CMOS 攝像頭（可升級(jí)）
? 1280×1024 像素（像素大小 5.3 μm）， 1.31
兆像素
? 全視場(chǎng)實(shí)時(shí)并行測(cè)量高達(dá) 60 赫茲
信號(hào)發(fā)生器（可升級(jí)）
? 能承受共振聲波達(dá) 10Vpp（電壓峰峰值，
在 50Ω 阻抗下）
? 可以實(shí)現(xiàn) 10-5 赫茲到千赫茲甚至千赫茲
以上頻率范圍的不同時(shí)間尺度的動(dòng)態(tài)力學(xué)
譜和力的掃描
? 超越的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性
6
中國(guó)代理服務(wù)商：北京思睿維科技有限公司 馬金龍
此款產(chǎn)品不用于醫(yī)療，不用于臨床使用，此產(chǎn)品僅用于科研使用。
化工儀器網(wǎng)