ForceRobot 400
ForceRobot 400
力の役割は、認識、反応、シグナル伝達といった分子メカニズムにおいて極めて重要です。ブルカーの新しいForceRobot® 400 BioAFMは、1分子レベルで力を測定するための独自の革新的なフォーススペクトロスコピー測定技術を数多く搭載しています。これにより、個々の分子結合の機械的強度を定量化し、分子間相互作用や生体分子複合体の力に関係する特性を特徴付けることが可能になります。
単一分子の力学を理解する
ForceRobot 400に搭載された独自の技術は、機能的な生物学的メカニズムについて極めて重要な知見を提供し、生物物理学、生化学、発生生物学、新規治療分子の開発などの研究分野に新たな可能性をもたらします。
ForceRobot 400 だけにできること:
- 1日あたり25万本のフォースカーブを出力
- 完全に自動化された単一分子フォーススペクトロスコピー（SMFS）
- 生物医学および前臨床研究で必要とされる統計的データセット
- 柔軟な実験のための高度なフォースカーブデザインと広範なフィッティングルーチン
革新的なマルチパラメトリック・ナノメカニカルマッピング
ForceRobot 400は、生理的条件に近い状態下で、ラベルフリーでの個々の分子のナノメカニカル測定が可能です。そして、その品質の高い相互相関的なマルチパラメトリックデータセットから包括的な生物物理学的パラメーターを自動的に導き出すことができます。
(GB1)8ポリタンパク質のSMFS測定と力曲線の統計解析
A: 単一のGB1（グアニンヌクレオチド結合タンパク質）と、GB1の8個のタンデムリピートからなるポリタンパク質の3D表示。(GB1の表示にはwww.rcsb.org の構造2J52を使用)。
B: (GB1)8の全8サブユニットの完全な展開状態を示すフォースディスタンス（FD）曲線の例。FD曲線をワームのような鎖モデル（オレンジ色）で適合させることにより、展開した各GB1サブユニットの輪郭の長さを決定。
C: 8サブユニットまで展開する確率を示すFD曲線を重ねた密度プロット。
D: GB1サブユニットの輪郭の長さと展開力の値の分布。平均輪郭長は19.2 nmで、加えられた展開力は平均173 pNであった。
サンプル提供： Sample courtesy of Prof. Yi Cao, Dept. of Physics, Nanjing University, China.
"新しいForceRobot 400は、自動化レベルの向上と高度な光学技術との組み合わせにより、1分子スケールでの生物物理学的現象の研究のための卓越したツールとなっている。このような力測定機能により、天然ポリマーや合成ポリマーの機械的特性を単一分子レベルで研究することが可能となり、新たなマクロ・ナノマテリアルの設計や合成が進展することが期待される."
Professor Yi Cao, Department of Physics
Nanjing University, China
次世代の力計測機能
高度な自動力測定装置
ForceRobot 400 はSMFS に理想的なツールであり、分子レベルでの生物物理学的メカニズムに関する重要な知見をもたらします。Z モーターと電動ステージにより、単一分子から組織サンプルなどのより大きな生物学的複合体まで非常に大きい測定範囲でのフォースカーブ測定が可能になります。最新のオプション機能であるNestedScanner は、静電容量式センサーによる高速Z スキャナーを備えております。高速でも再現性のある力曲線を生成し、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。
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できます。光学画像を複数つなぎ合わせたタイリング画像を使用することで、そのタイリング画像上の複数の関心領域を事前に選択し、自動的な連続測定ができるため、大型サンプルのシステマティックな研究が容易になります。以下のサイトのQR コードがあると良いです。
SMFSオートメーションの新たなスタンダード
ForceRobot 400 は、これまでにないデータ収集速度で、高度な自動化と分析能力を実現します。そして、自動化されたアライメントとキャリブレーション機能は、独自のソフトウェアツールとの組み合わせにより、自律的な操作と迅速な結果を保証します。
優れた柔軟性
新しいForceRobot 400のユーザーインターフェースは、直感的なユーザーガイダンスにより、操作パラメータを素早く簡単に定義することができます。フォースクランプ、フォースランプ、マイクロレオロジーなど、あらかじめ定義された実験設定と使いやすいスクリプトツールにより、ユーザー仕様の実験設計が可能です。システムパラメーターの自動調整により、長期的な一連の自己制御実験が可能です。
A: ローダミン-DOPE を含む液体無秩序相（赤色）とスフィンゴミエリンに富む液体秩序相（黒色領域）の蛍光像。
B: 液体無秩序相における液体秩序相の高低差を示すハイトマップ。( マップサイズ20 ×20 μ m2、60 × 60 ピクセル）。
C と D: 液体無秩序相（C）と液体秩序相（D） で得られたフォースカーブ。
サンプル提供： Prof. Dr. Salvatore Chiantia, BB, Cell Membrane Biophysics Group, University of Potsdam, Germany.
Groundbreaking Capabilities:
- 毎時10,000本以上のフォースカーブ検出システムの自動アライメントと環境条件への適応
- New 粗い表面を測定するための自動自己調整マッピングモード
- 5 kHz以上の変調周波数による粘弾性特性の特性評価（オプションのZスキャナーが必要）
- 豊富な環境制御アクセサリー（湿度、温度、イオン強度、緩衝液交換など）
光学顕微鏡とのシームレスな統合
ForceRobot 400は、高度な光学系や超解像技術とシームレスに統合することができ、相関性のあるナノ力学データセットや、広範な生物学的サンプルの包括的な特性評価が可能です。
Use ForceRobot 400 to study:
- 分子レベルでのタンパク質の機能
- 分子バイオメカニクスとレセプター-リガンド型結合
- 免疫診断のための新規抗体-抗原複合体形成のキネティクスや検出
- 様々な素材の粘弾性特性
- 分子間等の結合および結合解除事象の最大接着力やメカニズム
- 個々の分子や分子配列の分子内特性
- 巨大分子における構造変化
Selection of Scientific Publications Using the ForceRobot Technology
- Fernandez et al., AFM-Based Force Spectroscopy Unravels Stepwise Formation of the DNA Transposition Complex in the Widespread Tn3 Family Mobile Genetic Elements. Nucleic Acids Research, gkad241 (2023)
- Dupuy et al., Molecular Device for the Redox Quality Control of GroEL/ES Substrates. Cell 186 (5), 1039-1049.e17. (2023).
- Li et al., Active Microrheology of Protein Condensates Using Colloidal Probe-AFM. Journal of Colloid and Interface Science, 632, 357–366 (2023).
- Blaimschein et al., Substrate-Binding Guides Individual Melibiose Permeases MelB to Structurally Soften and to Destabilize Cytoplasmic Middle-Loop C3. Structure 31 (1), 58-67.e4 (2023).
- Serdiuk et al., A Cholesterol Analog Stabilizes the Human β 2 -Adrenergic Receptor Nonlinearly with Temperature. Sci. Signal. 15 (737), eabi7031 (2022).
- Petitjean et al., Multivalent 9-O-Acetylated-Sialic Acid Glycoclusters as Potent Inhibitors for SARS-CoV-2 Infection. Nat Commun 13 (1), 2564 (2022).
- Lee et al., Modified Cytosines versus Cytosine in a DNA Polymerase: Retrieving Thermodynamic and Kinetic Constants at the Single Molecule Level. Analyst 147 (2), 341–348 (2022).
- Lei et al., An Ester Bond Underlies the Mechanical Strength of a Pathogen Surface Protein. Nat Commun 12 (1), 5082 (2021).
- Wang et al., Living Materials Fabricated via Gradient Mineralization of Light-Inducible Biofilms. Nat Chem Biol 17 (3), 351–359 (2021).
- Liu et al, High Force Catch Bond Mechanism of Bacterial Adhesion in the Human Gut. Nat Commun 11 (1), 4321 (2020).
- Zhang et al., Dynamic Topology of Double-Stranded Telomeric DNA Studied by Single-Molecule Manipulation in Vitro. Nucleic Acids Research 48 (12), 6458–6470 (2020).
- Sun et al., Molecular Engineering of Metal Coordination Interactions for Strong, Tough, and Fast-Recovery Hydrogels. Sci. Adv. 6 (16), eaaz9531 (2020).
- Huang et al., Maleimide–Thiol Adducts Stabilized through Stretching. Nat. Chem. 11 (4), 310–319 (2019).
- Tiu et al., Enhanced Adhesion and Cohesion of Bioinspired Dry/Wet Pressure-Sensitive Adhesives. ACS Appl. Mater. Interfaces 11 (31), 28296–28306 (2019).
ForceRobot 400 Data Gallery
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