微小软颗粒质量测量方法技术

本发明专利技术提供了一种微小软颗粒质量测量方法，利用微悬臂的锥形尖端刺入并固定微小软颗粒，通过扫频确定微悬臂空载和负载状态下的共振频率，结合共振频率计算公式，得到样品质量

【技术实现步骤摘要】
微小软颗粒质量测量方法


[0001]本专利技术涉及微纳测量
，具体是一种微小软颗粒质量测量方法
。

技术介绍

[0002]微小软颗粒包括细胞
、
细胞核
、
线粒体
、
叶绿体
、
细菌
、
病毒
、
蛋白
、
染色质和纳米聚合物等，是许多领域的重要研究对象
。
[0003]在微纳尺度动力学领域中，微小软颗粒的质量十分重要，例如生物力学领域中涉及分析细胞
、
细胞核乃至各种细胞器动力学特性的问题，以及在肿瘤力疗法中研究各种细胞
、
病毒等动力学问题时，都离不开对各种微小软颗粒质量的精确测量
。
[0004]微小软颗粒质量较小，例如细胞的质量大约在
10
‑
12
kg
量级，细胞核以及其他细胞器和纳米聚合物等微小软颗粒的质量还要更小，因此传统的质量测量方法不适用于细胞
/
细胞核质量的测量，而现有方法依然存在很多局限性
。
[0005]现有的计算微小软颗粒质量的方法十分粗糙，例如，人们通常采用目镜测微尺和镜台测微尺等显微表征仪器测量细胞
/
细胞核的直径，认为其近似球体并通过公式计算得到体积；通过数字全息显微镜
、
三次谐波产生显微镜等测量细胞密度，甚至近似认为细胞
、
细胞核密度与水密度相仿，进而通过体积和密度相乘间接得到细胞
/
细胞核质量
。
类似方法误差较大，计算结果仅能作数量级的参考，无法满足微纳尺度动力学领域中对微小软颗粒质量精确测定的要求，因此需要一种能够高精度测量小软颗粒质量的方法
。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种微小软颗粒质量测量方法，利用微悬臂的锥形尖端刺入并固定微小软颗粒，通过记录空载和荷载情况下的共振频率，结合共振频率计算公式，实现对微小软颗粒质量的精确测量
。
[0007]本专利技术利用微悬臂的锥形尖端刺入并固定微小软颗粒，通过扫频确定微悬臂空载和负载状态下的共振频率，结合共振频率计算公式，得到样品质量其中，
f1为微悬臂空载状态下的共振频率，
f2为微悬臂负载状态下的共振频率，
k
为悬臂刚度
。
[0008]测量过程具体步骤如下：
[0009]1)
在夹具上安装带有锥形尖端并已知刚度的微悬臂，并伸入样品池内；
[0010]2)
扫频激励悬臂，读取空载状态下的共振频率
f1；
[0011]3)
对准待测样品中心位置移动夹具，直至悬臂的锥形尖端刺入样品；
[0012]4)
抬起夹具，直至确定样品被完全带离样品池底；且牢固附着在悬臂上，形态无破损；
[0013]5)
扫频激励悬臂，读取负载状态下的共振频率
f2。
[0014]6)
检查样品无脱落现象后，将所记录共振频率
f1、f2代入共振频率计算公式，得到样品质量
。
[0015]所述共振频率计算公式根据共振频率与质量的关系推导出：
[0016][0017][0018]由此计算得出样品质量：
[0019][0020]步骤
3)
和步骤
4)
的穿刺和抬起过程中，保证待测样品被微悬臂的带锥形尖端刺入，并牢牢附着，且形态无破损
。
[0021]本专利技术有益效果在于：用锥形尖端可刺入并固定微小软颗粒的特点，通过扫频确定空载和负载状态下的共振频率，结合共振频率计算公式，实现对微小软颗粒质量的精确测量，误差较小，可用于对细胞
、
细胞核
、
线粒体
、
叶绿体
、
细菌
、
病毒
、
蛋白
、
染色质和纳米聚合物等微小软颗粒物质的检测
。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图
。
[0023]图1为微小软颗粒质量测量方法流程图
。
[0024]图2为微小软颗粒质量测量方法的一种具体实施方式示意图
。
[0025]图3为微小软颗粒质量测量方法的一种具体实施方式结果图
。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0027]本专利技术提供了一种微小软颗粒质量测量方法，其步骤如图1所示，包括将带锥形尖端的悬臂伸入样品池
、
激励并读取空载共振频率
、
插入样品
、
将样品带离样品池底
、
激励并读取负载共振频率和代入共振频率公式计算，其中，待测样品于样品池底部贴壁或半贴壁
。
[0028]本专利技术一种具体实施方式示意如图2所示，测量鼠胶质瘤
(GH3)
细胞的质量，具体步骤如下：
[0029]1)
在
NT
‑
MDT
原子力显微镜的液相夹具上安装
NS
‑
15
锥形探针，该探针悬臂刚度
k
＝
40N/m。
将细胞培养皿中的培养液换成
PBS
缓冲液，去除悬浮杂质
。
[0030]2)
将探针浸没入液体，切换半接触模式，设置扫频范围
20
‑
300kHz
，测得悬臂空载共振频率
f1＝
210.7kHz
，如图3所示
。
[0031]3)
将悬臂端部对准细胞下针，锥形针尖会刺入细胞，软件显示下针成功
。
[0032]4)
退针
0.1mm
，关闭激光，通过倒置显微镜可观察到待测样品附着在悬臂上，如图3所示
。
[0033]5)
切换半接触模式，扫频范围不变，测得悬臂负载共振频率
f2＝
176.0kHz
，如图3所示
。
[0034]6)
振后样品无脱落，将
k、f1、f2代入：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种微小软颗粒质量测量方法，其特征在于：利用微悬臂的锥形尖端刺入并固定微小软颗粒，通过扫频确定微悬臂空载和负载状态下的共振频率，结合共振频率计算公式，得到样品质量其中，
f1为微悬臂空载状态下的共振频率，
f2为微悬臂负载状态下的共振频率，
k
为悬臂刚度
。2.
根据权利要求1所述的微小软颗粒质量测量方法，其特征在于测量过程具体步骤如下：
1)
在夹具上安装带有锥形尖端并已知刚度的微悬臂，并伸入样品池内；
2)
扫频激励悬臂，读取空载状态下的共振频率
f1；
3)
对准待测样品中心位置移动夹具，直至悬臂的锥形尖端刺入样品；
4)
抬起夹具，直至确...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐兵，刘少宝，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：