NanoWizard ULTRA Speed 3
NanoWizard ULTRA Speed 3
Le BioAFM NanoWizard® ULTRA Speed 3 de Bruker établit de nouvelles normes en matière de vitesse et de performance. Des fonctions d'automatisation avancées et une vitesse de balayage sans précédent de 1400 lignes par seconde ont été combinéses dans un seul instrument, qui peut être intégré de manière transparente dans des techniques avancées de microscopie optique et de super-résolution. Le système fournit des mesures corrélées d'échantillons et une caractérisation nanomécanique complète d'une large gamme d'échantillons de matière molle et d'échantillons biologiques vivants. Ses capacités de balayage et d'analyse rapides et automatisées maximisent le débit et offrent des performances exceptionnelles. Ces nouvelles fonctions d'automatisation de pointe ouvrent de nouvelles possibilités pour des séries d'expériences à long terme et autorégulées, et offrent une sensibilité, une fiabilité et une précision inégalées.
Des Performances de Niveau Supérieur
NanoWizard ULTRA Speed 3 présente une multitude de nouvelles fonctionnalités avancées:
- Configuration entièrement automatisée de l'installation, à l' alignement et le réajustement des paramètres du système, pour une utilisation facile et une productivité accrue.
- Capteur d'accélération 3D de Bruker avec la technologie "feed-forward" pour une stabilité inégalée dans le mouvement de balayage de la pointe et une large bande passante de feedback la plus élevée pour un excellent suivi de la surface.
- DynAsyst pour l'ajustement automatique et l'optimisation des paramètres de balayage en TappingMode™
- Éclairage interne LED pour un fonctionnement autonome
- Lecteur QR code pour une amélioration de la manipulation et de la gestion du cantilever. Scanne et règle automatiquement les paramètres des cantilevers pré-calibrés de Bruker.
- Capacités avancées de gestion et de traitement des données.
Morphologie: La nouvelle fonction logicielle DynAsyst et le PID dynamique amélioré permettent d'étudier facilement des échantillons fragiles et non fixés à des vitesses élevées et à de très faibles forces.
Dynamique: Une vitesse de balayage de 1 400 lignes/seconde permet la visualisation en temps réel des processus dynamiques.
Nanomécanique: Permet une caractérisation rapide, sans étiquette et multiparamétrique des propriétés biomécaniques à l'échelle nanométrique.
Microrhéologie: Un scanner Z rapide supplémentaire, disponible en option, doté d'une technologie de capteur innovante, génère des courbes de force reproductibles à des vitesses très élevées, ce qui élargit considérablement la gamme de fréquences pour les mesures microrhéologiques.
NanoWizard ULTRA Speed 3 établit des normes de référence en offrant des capacités de balayage AFM rapide qui peuvent être combinées à des techniques optiques avancées. Sa technologie de balayage de pointe permet d'atteindre des vitesses de balayage jusqu'alors inaccessibles avec les AFM conventionnels.
Des Avantages Uniques
L'analyse structurelle à l'échelle nanométrique et la caractérisation nanomécanique fournissent des informations cruciales sur la fonctionnalité aux niveaux moléculaire, unicellulaire et cellulaire. NanoWizard ULTRA Speed 3 associant la vitesse, l'automatisation et la précision à une grande facilité d'utilisation facilite plus que jamais l'obtention de resultats de haut-niveau de précision, elle ouvre la voie à une multitude de nouvelles applications et de découvertes scientifiques révolutionnaires.
Des avantages uniques
- Numérisation stable à des vitesses allant jusqu'à 1 400 lignes par seconde
- Intégration transparente avec des techniques optiques avancées et de super-résolution
- Technologie de balayage brevetée
- Dispose de la plus récente PID dynamique
- Taux d'acquisition de données multicanaux inégalés et analyse rapide d'ensembles de données complexes et multiparamétriques.
Capacités améliorées
La visualisation des mécanismes moléculaires et cellulaires dynamiques et la quantification de la cinétique et des taux de réaction associés permettent de mieux comprendre les processus biologiques fondamentaux. Associé à une optique avancée, l'ULTRA Speed 3 permet l'observation multiparamétrique de la dynamique in situ.
- Dynamique des protéines à l'échelle d'une molécule
- Pliage des protéines
- Interactions récepteur-ligand
- Voies de signalisation mécanosensibles
- Réactions enzymatiques
- Cinétique des paramètres de surface à l'échelle nanométrique
Images de la rangée supérieure :
Gauche : Résolution atomique d'un plan de cristal de calcite enregistré avec le mode Tapping AFM dans l'eau à une fréquence de ligne de 60 Hz. L'analyse FFT 2D (encadré) donne des dimensions de sous-unité de réseau rectangulaire de a=0,526 nm et b=0,847 nm. Taille du balayage : 19,5 nm × 19,5 nm. Plage de hauteur : 120 pm
Centre : TappingMode dans le liquide de l'ADN puC19 à l'aide de la sonde Bruker FASTSCAN-D montrant la résolution des sillons majeurs et mineurs (en médaillon). Taille du balayage : 87,5 nm × 87,5 nm. Plage de hauteur : 3,5 nm
À droite : Protéines formant des pores de gasdermine dans une membrane lipidique. Vue d'ensemble : Taille du balayage : 240 nm × 240 nm. Hauteur : 2,9 nm. Encadré : Taille du balayage : 36 nm × 36 nm. Plage de hauteur : 3,5 nm. Échantillon reproduit avec l'aimable autorisation de Han Yu, laboratoire Daniel J. Müller, ETHZ, Bâle, Suisse.
Images de la rangée inférieure :
Cinétique des protéines guidée par la chaleur sur des nanostructures d'ADN.
Imagerie en mode Tapping à 1 image/sec. Taille du balayage : 150 nm × 150 nm. Plage de hauteur : 6 nm.
En collaboration avec C.M. Domínguez, C.M. Niemeyer, Institut des interfaces biologiques (IBG-1), KIT, Allemagne.
Automatisation de Nouvelle Génération
Des résultats rapides et une productivité accrue
L'aboutissement du travail en tant que pionnier réalisé par Bruker dans le domaine du BioAFM, le NanoWizard ULTRA Speed 3 incorpore des innovations de pointe et une foule de nouvelles fonctions avancées. Son haut degré d'automatisation, sa vitesse et ses fonctionnalités offrent les meilleures capacités de sa catégorie, augmentant de manière significative le nombre d'échantillons et de positions pouvant être sondés, maximisant ainsi le débit et améliorant la productivité.
Une facilité d'utilisation sans précédent
ULTRA Speed 3 grâce à son interface utilisateur intuitive, ses flux de travail personnalisés et favoris, et son aide contextuelle à l'écran, est le choix idéal pour les environnements multi-utilisateurs et les installations d'imagerie. Les procédures automatisées et le choix entre les fonctions standard et avancées permettent aux experts comme aux utilisateurs moins expérimentés de produire de manière répétée des données de la plus haute qualité.
Le logiciel avancé de traitement des données permet aux utilisateurs de parcourir facilement des milliers d'images à des emplacements et des canaux spécifiques, ainsi que des images individuelles dans leurs données de séries temporelles, qui sont toutes enregistrées efficacement dans le format de conteneur HDF5. Différents formats de sortie peuvent être exportés automatiquement et simultanément, tels que des fichiers de données individuelles traitées, des vidéos d'images ou des données numériques provenant de coupes transversales ou d'histogrammes.
L'automatisation de l'AFM à un niveau supérieur
- Configuration et alignement automatisés
- Étalonnage automatisé du cantilever en un seul clic
- Procédures de mesure et flux de travail automatisés
- Étalonnage automatisé de l'image optique en un seul clic
- Ajustement automatisé des paramètres de balayage avec DynAsyst
- Cartographie et imagerie automatisées à haute densité de pixels
- Routines de balayage adaptatives intelligentes
- Spectroscopie de force automatisée
- Balayage rapide et automatisé d'échantillons difficiles et très ondulés sur un microscope inversé
Capacités avancées
DynAsyst: Réglage automatisé des paramètres en mode Tapping pour une force minimale, une cohérence maximale et un fonctionnement sans surveillance
PeakForce Tapping® avec ScanAsyst®: L'étalon-or pour une imagerie haute résolution rapide et facile.
PeakForce-QI™: La symbiose des modes PeakForce Tapping et QI offre une vitesse et un contrôle avancé de la force pour les échantillons très délicats.
ExperimentPlanner: La prédéfinition des réglages et des paramètres permet d'exécuter automatiquement des expériences complexes.
ExperimentControl: Contrôle à distance des expériences de laboratoire à long terme via un navigateur sur n'importe quel appareil
Réseau d'origami d'ADN 2D imagé dans un tampon avec 50 mM NaCl avec 1450 × 2048 px et une taille de balayage de 2,8 μm × 4,0 μm à une fréquence de ligne de 20 Hz.
Nanomécanique Quantitative
Améliorer l'analyse mécanobiologique
NanoWizard ULTRA Speed 3 comprend une gamme complète d'outils pour l'étude des propriétés nanomécaniques d'échantillons allant de la molécule unique à la cellule unique et au-delà. Une gamme étendue de modes permet d'étudier la structure, la mécanobiologie et la dynamique d'échantillons souples et complexes. Réalisez une imagerie à haute résolution et une caractérisation nanomécanique quantitative des propriétés, telles que le module d'Young, l'adhésion, la dissipation et la déformation, avec des modes optionnels tels que PeakForce-QI, PeakForce QNM® ou QI Advanced.
- Caractérisation multiparamétrique en combinaison avec la microscopie optique
- Déclenchement et observation des processus d'interaction et d'adhésion
- Détermination des propriétés viscoélastiques
- Imagerie du point de contact (CPI)
- Suivi de la courbe de force en temps réel
- Nanomanipulation induite par la force en fonction du temps
- Traitement par lots simple et précis des images et des courbes de force
Extension de la Technologie
La nouvelle fonction de microrhéologie du NestedScanner étend le fonctionnement de plusieurs piézos Z, permettant une analyse rapide des propriétés viscoélastiques. En optimisant l'utilisation des Z-piezos, l'imagerie à grande vitesse et à haute résolution de structures à surface abrupte d'une hauteur allant jusqu'à 8 μm, par exemple des cellules vivantes, des bactéries et des jonctions serrées, est désormais simple.
Plage de module : 400 MPa.
Redéfinir la Flexibilité
La nouvelle fonction SmartMapping permet la sélection flexible de plusieurs cartes de force 2D définies par l'utilisateur. De nombreuses régions d'intérêt (ROI) peuvent être sélectionnées à l'avance et examinées automatiquement, ce qui permet l'étude systématique de vastes zones d'échantillonnage. La plage optimale d'acquisition de la force est évaluée en permanence et ajustée automatiquement par les moteurs XY et Z en combinaison avec les scanners piézoélectriques, offrant ainsi un degré de précision et de flexibilité inégalé.
Intégration dans les Techniques Optiques Avancées
Définir de nouvelles normes en matière de microscopie corrélative
NanoWizard ULTRA Speed 3 peut être intégré de manière transparente dans des techniques optiques avancées. Le guidage optique permet de combiner rapidement et facilement les mesures, tout en optimisant le rendement et l'efficacité.
Permettre des découvertes révolutionnaires
La possibilité de déclencher, de contrôler et d'observer en temps réel des réactions moléculaires et des interactions cellule-cellule ou cellule-surface peut améliorer considérablement notre compréhension des mécanismes biologiques fondamentaux et des processus chimiques et physiques.
- Importation d'images optiques en un clic
- Algorithmes d'étalonnage avancés et routines de visualisation pour une corrélation précise des données AFM et optiques
- Navigation aisée autour de l'échantillon et sélection de ROIs dans l'image optique pour des expériences AFM combinées
- SmartMapping pour la sélection de plusieurs ROIs dessinés à main levée pour les opérations AFM
- L'imagerie automatisée de grandes surfaces et de plusieurs régions (en combinant les fonctions des logiciels DirectTiling, DirectOverlay 2 et MultiScan) élargit le champ d'observation optique pour la microscopie à force atomique.
NanoWizard ULTRA Speed 3 s'intègre parfaitement aux systèmes optiques avancés :
- Éclairage par transmission (fond clair, phase, DIC) à l'aide de condensateurs standard et microscopie par réflexion
- Microscopie confocale et disque rotatif
- Imagerie Ca2
- Combinaison de macroscope
- Option de déviation optique du faisceau à 980 nm (OBD)
Optique : Image de fluorescence par balayage laser confocal de bactéries E.Coli vivantes marquées au Hoechst 33342 (bleu - vivantes) et à l'iodure de propidium (rouge - mortes) acquise sur une lamelle couvre-objet dans un tampon.
AFM : images de topographie AFM NestedScanner TappingMode acquises à une fréquence de 5 Hz (zoom) et à une fréquence de 1 Hz (vue d'ensemble).
Vue d'ensemble : Taille du balayage : 4 μm × 4μm. Plage de hauteur : 1,4μm
Zoom : Taille du balayage : 200 nm × 200 nm. Plage de hauteur : 15 nm
- Super-résolution optique (STED, PALM/STORM, FLIM)
- FRET, FCS, FRAP, TIRF, IRM, SIM
- Optique verticale pour les tissus, les implants, etc.
- Pinces optiques avec OT-AFM
Selected Publications Using the NanoWizard ULTRA Speed Technology
- Xia, M et al., Varying Mechanical Forces Drive Sensory Epithelium Formation. Sci. Adv. 9 (44), eadf2664 (2023).
- Pothineni, B. K et al., Assembly of Hexagonal DNA Origami Lattices on SiO2 Surfaces. Nanoscale 15 (31), 12894–12906 (2023).
- Blaimschein, N. et al., The Insertase YidC Chaperones the Polytopic Membrane Protein MelB Inserting and Folding Simultaneously from Both Termini. Structure 31 (11), 1419-1430.e5 (2023).
- Wang, C. et al., Secreted Endogenous Macrosomes Reduce Aβ Burden and Ameliorate Alzheimer’s Disease. Sci. Adv. , 9 (21), eade0293 (2023).
- Yao, X. et al., Targeted Suppression of Peptide Degradation in Ag‐Based Surface‐Enhanced Raman Spectra by Depletion of Hot Carriers. Small 18 (52), 2205080 (2022).
- Webby, M. N. et al., Lipids Mediate Supramolecular Outer Membrane Protein Assembly in Bacteria. Sci. Adv. 8 (44), eadc9566 (2022).
- Yvanoff, C. et al., Development of Bone Cell Microarrays in Microfluidic Chips for Studying Osteocyte-Osteoblast Communication under Fluid Flow Mechanical Loading. Biofabrication 14 (2), 025014 (2022).
- Konrad, S. F. et a., High-Throughput AFM Analysis Reveals Unwrapping Pathways of H3 and CENP-A Nucleosomes. Nanoscale 13 (10), 5435–5447 (2021).
- Wang, Y. et al., Clustering of Death Receptor for Apoptosis Using Nanoscale Patterns of Peptides. ACS Nano 15 (6), 9614–9626 ( 2021).
- Berger, R. M. L. et al., Nanoscale FasL Organization on DNA Origami to Decipher Apoptosis Signal Activation in Cells. Small 17 (26), 2101678 (2021).
- Fang, T. et al., Spatial Regulation of T-Cell Signaling by Programmed Death-Ligand 1 on Wireframe DNA Origami Flat Sheets. ACS Nano 15 (2), 3441–3452 (2021).
- Scheckenbach, M. et al., DNA Origami Nanorulers and Emerging Reference Structures. APL Materials 8 (11), 110902 (2020).
- Zhao, L.-S. et al., Structural Variability, Coordination and Adaptation of a Native Photosynthetic Machinery. Nat. Plants 6 (7), 869–882 (2020).
- Kol, M. et al., Optical Manipulation of Sphingolipid Biosynthesis Using Photoswitchable Ceramides. eLife 8, e43230 (2019).
- Heesterbeek, D. A. et al., Bacterial Killing by Complement Requires Membrane Attack Complex Formation via Surface‐bound C5 Convertases. EMBO J. 38 (4), e99852 (2019).
Polyvalence Ultime avec la plus large Gamme d'Accessoires et de Modes
Offre un contrôle maximal
Le nouveau contrôleur Vortis 2.2 offre des convertisseurs numériques-analogiques à grande vitesse et à faible bruit, ainsi qu'une technologie de lecture précise des capteurs de position. Les capacités étendues des canaux prennent en charge la nouvelle technologie propriétaire de capteur d'accélération 3D pour un fonctionnement avancé en amont, un traitement des données et des algorithmes de calcul de haute performance. La dernière technologie FPGA et le PowerPC à deux cœurs garantissent des taux de traitement des données de référence. Le grand nombre de modes de rétroaction et un puissant module d'amplification HV facilitent les applications à grande vitesse. Le refroidissement passif réduit le bruit acoustique pendant la mesure.
Flexibilité et modularité
NanoWizard ULTRA Speed 3 prend en charge la gamme d'accessoires et de modes la plus étendue du marché à l'heure actuelle, ce qui élargit considérablement la gamme d'applications et d'expériences possibles. Les accessoires, tels que les options de contrôle de la température et de l'environnement, par exemple les modules d'échange gaz/fluide pour les applications de perfusion et d'électrochimie, permettent l'étude contrôlée et systématique de phénomènes complexes. Les propriétés des cantilevers pré-calibrés de Bruker, fabriqués dans notre usine, peuvent être intégrées dans l'environnement SPM par un simple clic grâce à la nouvelle option de lecteur de code QR, ce qui simplifie considérablement les étapes initiales de l'expérience.
Contrôle Complet de l'Environnement
Options de contrôle de la température :
- Ambiante à +300 °C avec l'étage de chauffage à haute température (HTHS)
- De -35 °C à +120 °C avec le module de chauffage et de refroidissement (HCM)
- -120 °C à +220 °C avec CryoStage
Options de cellules liquides :
- BioCell
- PetriDishHeater (PDH) et PetriDishHolder
- Humidificateur pour PDH
- Support de lamelles couvre-objet
- SmallCell pour les environnements difficiles
Polyvalence Supérieure
- Modules conducteurs AFM, EFM et KPM (également avec des volumes fermés)
- Nouvelle option de mode de sonnerie
- Module STM
- Module de microscopie à force piézorésistive (PFM)
- Cellule d'électrochimie ECCell Ensemble d'électrochimie à balayage (SECM) Solutions de boîtes à gants sur demande Gestion étendue des utilisateurs
Facilité d'Utilisation Accrue
- HybridStage et platines motorisées pour l'analyse automatisée d'échantillons à grande échelle
- Nouveau kit d'élévation de la tête pour les échantillons d'une hauteur supplémentaire de 8 mm
- Scène tête haute pour les échantillons d'une hauteur maximale de 121 mm
- StretchingStage pour suivre les changements de propriétés des échantillons sous charge mécanique
- TopViewOptics pour les échantillons opaques
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Bruker offers an extensive range of BioAFM system add-ons, accessories, and modes to deliver maximum experimental and sample control, superior versatility, and enhanced useability. These options extend the range of applications and experiments supported by Bruker BioAFMs far beyond what is possible with any other BioAFM system on the market today.
Available options include optical systems/accessories, electrochemistry solutions, electrical sample characterization, environmental control options, software modules, temperature control, acoustic and vibration isolation solutions, and more.
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Publications Sélectionnées Utilisant la Technologie NanoWizard ULTRA Speed
- Xia, M et al., Varying Mechanical Forces Drive Sensory Epithelium Formation. Sci. Adv. 9 (44), eadf2664 (2023).
- Pothineni, B. K et al., Assembly of Hexagonal DNA Origami Lattices on SiO2 Surfaces. Nanoscale 15 (31), 12894–12906 (2023).
- Blaimschein, N. et al., The Insertase YidC Chaperones the Polytopic Membrane Protein MelB Inserting and Folding Simultaneously from Both Termini. Structure 31 (11), 1419-1430.e5 (2023).
- Wang, C. et al., Secreted Endogenous Macrosomes Reduce Aβ Burden and Ameliorate Alzheimer’s Disease. Sci. Adv. , 9 (21), eade0293 (2023).
- Yao, X. et al., Targeted Suppression of Peptide Degradation in Ag‐Based Surface‐Enhanced Raman Spectra by Depletion of Hot Carriers. Small 18 (52), 2205080 (2022).
- Webby, M. N. et al., Lipids Mediate Supramolecular Outer Membrane Protein Assembly in Bacteria. Sci. Adv. 8 (44), eadc9566 (2022).
- Yvanoff, C. et al., Development of Bone Cell Microarrays in Microfluidic Chips for Studying Osteocyte-Osteoblast Communication under Fluid Flow Mechanical Loading. Biofabrication 14 (2), 025014 (2022).
- Konrad, S. F. et a., High-Throughput AFM Analysis Reveals Unwrapping Pathways of H3 and CENP-A Nucleosomes. Nanoscale 13 (10), 5435–5447 (2021).
- Wang, Y. et al., Clustering of Death Receptor for Apoptosis Using Nanoscale Patterns of Peptides. ACS Nano 15 (6), 9614–9626 ( 2021).
- Berger, R. M. L. et al., Nanoscale FasL Organization on DNA Origami to Decipher Apoptosis Signal Activation in Cells. Small 17 (26), 2101678 (2021).
- Fang, T. et al., Spatial Regulation of T-Cell Signaling by Programmed Death-Ligand 1 on Wireframe DNA Origami Flat Sheets. ACS Nano 15 (2), 3441–3452 (2021).
- Scheckenbach, M. et al., DNA Origami Nanorulers and Emerging Reference Structures. APL Materials 8 (11), 110902 (2020).
- Zhao, L.-S. et al., Structural Variability, Coordination and Adaptation of a Native Photosynthetic Machinery. Nat. Plants 6 (7), 869–882 (2020).
- Kol, M. et al., Optical Manipulation of Sphingolipid Biosynthesis Using Photoswitchable Ceramides. eLife 8, e43230 (2019).
- Heesterbeek, D. A. et al., Bacterial Killing by Complement Requires Membrane Attack Complex Formation via Surface‐bound C5 Convertases. EMBO J. 38 (4), e99852 (2019).
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Testimonials
"The new, automated NanoWizard ULTRA Speed 3 combines high-resolution and high-speed capabilities with excellent ease-of-use. It is ideal for the reliable investigation of single molecule phenomena."
Stefania A. Mari, Daniel J. Müller Lab. ETHZ, Basel, Switzerland
"The ease of integrating the ULTRA Speed 3 AFM with fluorescence microscopy and co-localizing measurements, even on living cells, is unique. Correlating fast multiparametric, nanomechanical data sets with advanced optical images allows cross-validation and delivers novel, reliable results."
Assoc. Prof. Clemens Franz, WPI NanoLSI, Kanazawa University, Japan
"The new NanoWizard ULTRA Speed 3 is an ideal tool for studying mechanobiology in samples ranging from individual molecules to cells and beyond. Its speed, automation, and integration into our optical systems make it perfect for our multi-disciplinary research environment"
Dr. Javier Tamayo, Bionanomechanics Lab., CSIC, IMN, Madrid, Spain
