JPK NanoWizard ULTRA Speed 3
高度な光学顕微鏡へのシームレスな統合
高速イメージングバイオ用AFM
NanoWizard ULTRA Speed 3
ブルカーバイオAFM NanoWizard® ULTRA Speed 3 は、高速かつ高性能を実現し、前例のない1,400ライン/秒というスキャン速度と高度な自動化機能を1台に統合しています。この装置は、高度な光学顕微鏡や超解像技術とシームレスに組み合わせ、広範なソフトマテリアルから生体試料まで包括的なナノメカニカル特性評価を可能にします。自動化された高速スキャンと分析機能により、光学画像データと相関性のある詳細な評価が実現され、スループットが最大化され、卓越したパフォーマンスが得られます。
最新の自動化機能は、システムパラメータのセットアップ、アライメント、再調整を完全に自動化し、シングルクリックでの自動化されたカンチレバーと光学画像のキャリブレーションを提供しています。その他にも、自動化された高画素マッピングとイメージング、新機能DynAsystによるスキャンパラメータの自動調整、表面ラフネスの大きなサンプルに対する高速自動スキャンなど、クラス最高の自動化機能が搭載されています。
これにより、最新の自動化機能が一連の実験において新たな可能性を切り開き、これまで以上の感度、信頼性、再現性が提供されます。
先駆的なイノベーション
NanoWizard ULTRA Speed 3 に搭載された新機能:
簡単操作、スループット向上のための完全に自動化されたシステムパラメータのセットアップ
優れた表面トラッキングのための最高のフィードバック帯域幅、チップスキャン動作における比類ない安定性に向けたBruker独自の3D加速度センサーとフィードフォワード技術
ダイナミックアシスト機能(DynAsyst)：タッピン グモード™ でのスキャンパラメータの自動調整と最適化
スタンドアローン操作用の内部 LED 照明
カンチレバー用の QR コード リーダー（Bruker事前校正済みカンチレバーのパラメータ をスキャンして自動的に設定します。)
高度なデータ解析ソフトウェア
Morphology: 新しいソフトウェア機能DynAsystと改良されたDynamic PIDにより、壊れやすく、固定されていない試料の表面形状を高速かつ低荷重で簡単に計測できます。
Dynamics: 1,400ライン/秒のスキャン速度により、動的プロセスをリアルタイムで可視化できます。
Nanomechanics: ナノスケール生体力学特性の高速、ラベルフリー、マルチパラメーター評価。
Microrheology:革新的なセンサー技術を搭載した高速Zスキャナー（オプション）を追加することで、再現性の高いフォースカーブを最高速度で生成し、マイクロレオロジー測定の周波数範囲を大幅に拡大します。
NanoWizard ULTRA Speed 3は、高速AFMスキャン機能を提供することで、高度な光学技術と組み合わせることができるベンチマーク標準を設定します。 そのチップスキャナー技術は、従来のAFMでは達成できなかったスキャン速度を実現します。
Empowered Research
大幅な研究促進に向けて
ナノスケールの構造解析とナノメカニカル特性評価は、分子、単細胞、細胞レベルでの機能性についての重要な洞察をもたらします。
NanoWizard ULTRA Speed 3は、スピード、自動化、高精度と使いやすさを兼ね備えています。これまでになく簡単に高精度の結果を得ることができ、多くの新しいアプリケーションや画期的な科学的発見への道を開きます。
ブルカー独自技術
- 最大1,400ライン/秒の安定したスキャン速度
- 高度な光学技術および超解像技術とのシームレスな統合
- 特許取得済みのスキャナー技術 最新のダイナミックPID実装
- 比類のないマルチチャンネルデータ取得速度と、複雑なマルチパラメトリックデータセットの迅速な解析
タンパク質のダイナミクス
タンパク質分子のダイナミクスや細胞メカニズム可視化や反応速度論的な定量化により、我々の基本的な生物学的プロセスの理解は大きく前進します。ULTRA Speed 3は、高度な光学系と連携して、in-situダイナミクスのマルチパラメータ観察を可能にします。
- 単一タンパク質分子のダイナミクス
- タンパク質の折り畳み
- 受容体とリガンドの相互作用
- 機械感受性シグナル伝達経路
- 酵素反応
- ナノメートルスケールでの表面パラメータの動態
イメージ（上段の画像）
左図：カルサイトの原子分解能画像（TappingMode, 水中, 60 Hz, 挿入図は、画像を2D FFT処理したもの。a=0.526 nm , b=0.847nm）。
Scan size:19.5nm × 19.5nm Height range: 120pm
中央図：puC19 DNAの高分解能画像（TappingMode 液中, 使用カンチレバー；FASTSCAN-D, 白枠部分の断面図；主溝、副溝が明瞭に観察されている。（挿入図））
Scan size: 87.5nm × 87.5nm Height range: 3.5nm
右図：脂質膜上のガスダーミン細孔のAFM像（挿入図；1つの細孔の拡大図,
Scan size: 36 nm ×36 nm）Scan size:240nm × 240nm Height range: 2.9nm
試料提供：
Han Yu, Daniel J. Müller Lab., ETHZ, Basel, Switzerland
下段の画像：DNAナノ構造上のタンパク質動態（TappingMode, 1 frame / sec）
Scan size:150nm × 150nm Height range: 6nm
試料提供等：C.M. Domínguez, C.M. Niemeyer, Institute for Biological Interfaces (IBG-1), KIT, Germany
次世代の自動化
迅速な結果と高い生産性
BioAFM 分野における先駆的研究の集大成である NanoWizard ULTRA Speed 3 には、最先端のイノベーションと多くの新しい高度な機能が組み込まれています。その高度な自動化、スピード、機能性はクラス最高の能力を発揮し、測定可能なサンプル数とポジション数を大幅に増加させました。
究極の使いやすさを実現
ULTRA Speed 3 は、直感的なユーザー インターフェイス、カスタマイズされたお気に入りのワークフロー、および画面上のコンテキストヘルプを備えており、マルチユーザー環境にとって理想的な選択肢です。
そして、自動化された手順により、専門家も経験の浅いユーザーも同様に最高品質のデータを繰り返し測定できます。 付属の高度なデータ処理ソフトウェアを使用すると、ユーザーは時系列データ内の特定の場所、チャネル、個々のフレームにある数千の画像を簡単に参照できます。これらの画像はすべて HDF5形式で効率的に保存されています。
また、個別に処理されたデータ ファイル、画像ビデオ、断面やヒストグラムからの数値データなど、さまざまな出力形式を自動的かつ同時にエクスポートできます。
AFM自動化を次のレベルへ
- 自動セットアップとオートアライメント
- シングルクリックの自動カンチレバー校正
- 自動測定手順とワークフロー
- シングルクリックの自動光学画像較正
- DynAsystによる自動スキャンパラメータ調整
- 自動化された高ピクセル密度のマッピングとイメージング
高度な機能
DynAsyst: タッピングモードでの自動パラメータ調整
PeakForce Tapping® with ScanAsyst®: 高速かつ簡単な高解
像度イメージングのゴールドスタンダードPeakForce-QI™: PeakForce Tapping と QI モードの共生により、非常にデリケートなサンプルのためのスピードと
高度な力制御を実現します。ExperimentPlanner: 複雑な実験を自動的に実行できる簡
易プログラムExperimentControl: あらゆるデバイスのブラウザーで長期ラボ実験を遠隔モニタリング
イメージ（上図／6枚）：DNA オリガミ二次元格子形成(in buffer with 75 mM NaCl and 10 mM CaCl2, Tapping-Mode(1 frame/sec))
Scan size:1μm × 1μm Height range: 2.8nm
試料提供：Sample courtesy of Dr. Adrian Keller, Paderborn University, Germany
Quantitative Nanomechanics
定量的ナノメカニクス
メカノバイオロジー解析の強化
NanoWizard ULTRA Speed 3 は、単一分子から単一細胞、さらには幅広いソフトマテリアルのナノメカニカル特性を研究するために複数の機械特性評価モードの利用が可能です。それらのモードにより、柔らかく困難なサンプルの構造、メカノバイオロジー、ダイナミクスの研究が可能です。Peak-Force-QI、PeakForce QNM®、QI Advanced などのオプションのモードを使用して、高解像度イメージングとヤング率、接着、散逸、変形などの定量的ナノメカニカル特性評価が実行できます。
- 光学顕微鏡と組み合わせたマルチパラメトリック特性評価
- 相互作用と接着プロセスのトリガーと評価
- 粘弾性特性評価とコンタクト ポイント イメージング(CPI)
- 真のリアルタイムのフォースカーブモニタリング
- 時間依存的な力によるナノマニピュレーション
- 画像とフォース カーブの簡単かつ正確なバッチ処理
NestedScanner
NestedScannerの新しいマイクロレオロジー機能は、複数のZピエゾの動作を拡張し、粘弾性特性の高速分析を可能にします。Zピエゾの使用を最適化することで、高さ8μmまでの急峻な表面構造（例えば、生きた細胞、バクテリア、タイトジャンクション）の高速・高解像度イメージングがより簡単にできるようになりました。
Scan size:1μm × 1μm
Height range: 15nm Modulus range: 400MPa
新しいSmartMapping機能
新しいSmartMapping機能により、ユーザーが定義した複数の2Dフォースマップを柔軟に選択することができます。多数の関心領域（ROI）を事前に選択し、XYおよびZモーターとピエゾスキャナーの組み合わせにより、広いサンプル領域を系統的に調べることができます。
先進光学技術との統合
相関顕微鏡測定法の新たな基準
NanoWizard ULTRA Speed 3 は、高度な光学技術にシームレスに統合でき、簡易な自動化機能により、光学画像との連携が非常にスムーズに扱えます。
画期的な発見に向けて
分子反応や細胞-細胞、細胞-基板表面の相互作用をリアルタイムで引き起こし、制御し、観察する能力は、基本的な生物学的メカニズムや化学的・物理的プロセスの理解を大幅に向上させることができます。
- ワンクリックで光学画像をインポート
- AFMと光学データを正確に相関させるための高度なキャリブレーションアルゴリズムと視覚化ルーチン
- 複合AFM実験のためのサンプル周りの簡単なナビゲーションと光学画像内のROIの選択
- AFM 操作用にフリーハンドで描画された複数のROIを選択するための SmartMapping
- 光学視野の拡張およびAFM広域観察（自動化された大面積、複数領域のイメージング ；DirectTiling、DirectOverlay 2、および MultiScanソフトウェア機能の組み合わせ)
NanoWizard ULTRA Speed 3 integrates seamlessly into advanced optics:
- 標準的なコンデンサーを用いた透過照明（明視野、位相差、DIC）と反射顕微鏡法
- 共焦点顕微鏡とスピニングディスク
- Ca2+ イメージング
- マクロスコープの組み合わせ
- 980 nm 光ビームオプション
共焦点光学画像：Hoechst 33342（青-生菌）とPropidium Iodide（赤-死菌）で標識された大腸菌の蛍光画像 (in buffer)
AFM像：大腸菌のAFM形状像 (タッピングモード (NestedScanner技術), 5 Hz line rate, Scan size:4 μm × 4 μm, Height range:1.4 μm)とその表のAFM形状像 (Scan size: 200 nm × 200nm, Height range: 15 nm)
装置画像：NanoWizard ULTRA Speed 3をLeica DMi8（左）、Nikon Ti2（中央）、Zeiss LSM 800（右）に搭載。
- 超解像イメージング（STED、PALM/STORM、FLIM）
- FRET, FCS, FRAP, TIRF, IRM, SIM
- 組織や不透明試料のためのTopViewOptics
- 光ピンセットオプション（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).
幅広いアクセサリーとモードによる究極の汎用性
使いやすさを支えるコントローラー
新しいVortis2.2コントローラーは、高速性はもちろん、低ノイズDAC、高精度位置センサー読み出し技術を備えており、新たな測定性能を提供します。また、高度なフィードフォワード制御、高性能データ処理、演算アルゴリズムのための新しい独自の3D加速度センサー技術が新たに搭載されました。 最新のFPGAテクノロジーとデュアルコアPower PCが、ベンチマークとなるデータ処理速度を達成します。そして、パッシブ冷却により、音響ノイズが低減され、多数のフィードバック・モードと強力なHVアンプ・モジュールが高速測定を可能にします。
柔軟性を実現する交換モジュール
NanoWizard ULTRA Speed 3は、現在市販されているAFMの中で最も広範なアクセサリーとモードの使用が可能で、測定対象のアプリケーションと実験の範囲を大幅に広げます。特に温度やガス/流体交換モジュールなどの灌流を含めた環境制御オプションや電気化学オプションは、複雑な現象の系統的に制御された研究を可能にします。
ブルカーのキャリブレーション済みのカンチレバー特性は、新しいQRコードリーダーオプションを使用することで、ワンクリックでAFM測定環境に自動的にセットされ、実験の初期ステップを大幅に簡素化することができます。
環境制御オプション
温度制御オプション：
- High Temperature Heatingステージ(HTHS)； 室温 ～ 300 ℃
- Heating Coolingモジュール(HCM)；-30 ～ 120 °C
- クライオステージ；-120 ～ 220 °C
灌流セルオプション：
- BioCell
- ペトリディッシュヒーター (PDH, 室温～60℃)、ペトリディッシュホルダー
- PDH用湿度コントローラー
- カバースリップホルダー
- SmallCell™ （侵食性の高い溶媒にも対応）
広範なオプション
- コンダクティブAFM, EFM, KPMモジュール(密閉式容器でも使用可能)
- 新しいリンギングモード
- STMモジュール
- Piezoresponse Force Microscopy (PFM) モジュール
- ECCell Electrochemistry cell
- Scanning electrochemistry (SECM) モジュール
- ご要望に応じたグローブボックスオプション
ステージオプション
- ハイブリッドステージ、モーターステージ；より広範囲の自動測定
- New ヘッドエレベーションキット；高さ最大 26 mmまでのサンプルに対応
- ヘッドアップステージ；高さ121 mmまでのサンプルに対応
- ストレッチングステージ；高分子フィルムなどに機械的負荷をかけその表面変化をAFM測定するためのステージ
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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
