Атомно-силовая спектроскопия биологических клеток с учетом гистерезиса пьезосканера и влияния сил адгезии

Abstract

Атомно-силовая микроскопия (АСМ) – современный высокоэффективный метод визуализации поверхностей, микро- и наноразмерных объектов, в том числе биологических клеток. Помимо изображения поверхности с нанометровым разрешением также возможно и определение механических свойств исследуемого объекта, в частности, модуля упругости. Реализуется такая возможность при работе прибора в режиме силовой спектроскопии, т.е. наноиндентирования в выбранной точке поверхности объекта. Механические свойства могут быть измерены в статическом и динамическом режимах АСМ. Измерения модуля упругости на субмикронных и наноразмерных масштабах имеют специфические особенности и сложности, обусловленные малыми размерами зонда, наличием на поверхности объекта структурно-механических неоднородностей, локализованных в областях, сопоставимых по размерам с размерами зонда, влиянием адгезионного взаимодействия материала объекта и острия зонда на измеряемые величины приложенной к зонду нагрузки и его внедрения в исследуемый объект, значительной чувствительностью результатов измерений к вибрационным помехам, зависимостью этих результатов от выбора точки контакта и математической модели, устанавливающей связь между величинами измеряемой силы и внедрения зонда в образец. В итоге актуальной остается задача повышения точности и информативности измерений механических свойств различных материалов, в частности, биологических клеток, методом атомно-силовой спектроскопии.