Development of 3D-AFM for visualizing chromosomes by carbon nanotube tip

开发通过碳纳米管尖端可视化染色体的 3D-AFM

基本信息

批准号：
22K14603
负责人：
宮澤佳甫
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14603/
关键词：
原子間力顕微鏡探針カーボンナノチューブ染色体

项目摘要

ヒトの染色体の3次元立体構造を可視化する3次元原子間力顕微鏡（3D-AFM）を開発するために、今年度は、カーボンナノチューブ（CNT）を用いたAFM探針の開発に取り組んだ。走査型電子顕微鏡の内部にマニピュレーター装置を実装し、従来の汎用的なAFM探針の先端にCNT探針を接着固定し、電流を流して熱でCNTを切断することで100 nm程度の精度で長さを調整できる機構を開発した。これにより、直径1 nm～30 nm、長さ500 nm～2 umのCNT探針を高い再現性で作製できるようになった。走査型電子顕微鏡では観察できる分解能が限られ、さらに計測中に走査範囲がカーボンで汚染される可能性が高いことから、透過型電子顕微鏡内でのCNT探針作製機構の開発にも取り組んだ。これは来年度も継続して開発を進めるが、今年度は、透過型電子顕微鏡のサンプルホルダーの先端に取り付けできる3軸走査可能な小型チューブピエゾを作製した。動作確認の結果から、XYZそれぞれ最大50 um程度走査可能であることが分かった。また、ピエゾ慣性モーターを用いた粗動駆動機構の開発にも取り組んだ。来年度は、透過型電子顕微鏡内でのCNT探針作製機構を実装し、直径1 nm以下の原子レベルで制御されたCNT探針の作製を実現する。さらに、開発したCNT探針を用いてヒトの染色体の内部構造計測を行い、得られた3次元画像から実際の染色体構造のモデル化に取り組む。

今年，我们使用碳纳米管（CNT）开发了AFM探针的开发，以开发3D原子力显微镜（3D-AFM），该显微镜（3D-AFM）可视化人类染色体的三维三维结构。将操纵器设备安装在扫描电子显微镜中，并通过将CNT探针固定并固定在传统的通用AFM探针的尖端，并将CNT探针固定在100 nm左右的精度上调节长度，并通过传递电流将CNT固定在CNT的尖端上。这允许生产直径为1 nm至30 nm的CNT探针，长度为500 nm至2 um，具有较高的可重复性。扫描电子显微镜的分辨率有限，并且在测量过程中可能会被碳污染，因此我们还致力于在透射电子显微镜中开发CNT探针制造机制。这将继续在明年继续开发，但是今年我们创建了一个小管压电，可以用3轴扫描，可以将其连接到样品架的尖端以进行透射电子显微镜。根据操作确认结果，发现每个XYZ最多可以扫描50 UM。我们还致力于使用压电惯性电动机开发粗驾驶机构。明年，我们将在透射电子显微镜中实施CNT探针制造机制，以实现在原子水平控制的CNT探针的产生，直径小于1 nm。此外，使用开发的CNT探针测量人类染色体的内部结构，并从获得的3D图像中进行实际染色体结构的建模。

项目成果

期刊论文数量（28）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Intracellular live imaging of organelle structures and mechanical properties by nanoendoscopy using AFM

使用 AFM 通过纳米内窥镜对细胞器结构和机械特性进行细胞内实时成像

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Keisuke Miyazawa;Takeshi Fukuma
通讯作者：
Takeshi Fukuma

Development of nanoendoscopy-AFM for visualizing intracellular nanostructures of living cells

开发用于可视化活细胞细胞内纳米结构的纳米内窥镜-AFM

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Miyazawa;M. Penedo;N. Okano;H. Furusho;T. Ichikawa;M. S. Alam;K. Miyata;C. Nakamura;T Fukuma
通讯作者：
T Fukuma

生きた細胞内部の分子構造動態を可視化するためのIn-cell AFM技術の開発

开发细胞内 AFM 技术以可视化活细胞内的分子结构动态

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
宮澤佳甫;Marcos Penedo Garcia;岡野直子;古庄公寿;市川壮彦;Alam Mohammad Shahidul; 宮田一輝;中村史;福間剛士
通讯作者：
福間剛士

Highly Stable Triangular Single‐Layer 2D Assemblies: Synthesis and Their Stimuli‐Responsive Elastic and Anisotropic Curling

高度稳定的三角形单层二维组件：合成及其刺激响应弹性和各向异性卷曲

DOI：
10.1002/ange.202302365
发表时间：
2023
期刊：
Angewandte Chemie
影响因子：
0
作者：
Hao Yajiao;Yu Lin;Miyazawa Keisuke;Zhang Shengrui;Liu Mo;Yu Zhongqi;Liu Jun;Yu Yang;Li Song;Xu Shujue;Fukuma Takeshi;Xiao‐An Zhang Sean;Li Minjie
通讯作者：
Li Minjie

Visualizing 3D internal structure of cell nucleus by 3D-AFM

通过 3D-AFM 可视化细胞核的 3D 内部结构