Rasterkraftmikroskopische Untersuchungen an nativen biologischen ...

GRUNDLAGEN UND METHODEN
1 Rasterkraftmikroskopie
schwendung und es ergeben sich deutliche Quantelungsartefakte. Nach Umrüstung auf die analog
regelnde ECU-Platine wurde der maximale Hub und damit die Ausnutzung der 16 Bit Auflösung
automatisch eingestellt (optimal wäre eine manuelle Einstellbarkeit gewesen, da für die automatische
Einstellung eine nicht kontrollierbare diagonale Rasterungsbewegung ausgeführt wird, die
u. U. das empfindliche Präparat bereits vor der eigentlichen Rasterung beschädigen kann).
An dem Discoverer-Aufbau wurden umfangreiche Umbauten vorgenommen, damit konnte aber
lediglich ein Teil dieser Mängel beseitigt werden (Abb. 7, s. auch 1.3.2 - 1.3.4).
Der Topometrix Explorer hat sich als zu anfällig gegen Vibrationen erwiesen und war unter den
gegebenen Bedingungen nicht sinnvoll einsetzbar. Da hier teilweise grundsätzliche bauartbedingte
Mängel eine Rolle spielen (z. B. große schwingende Masse, da die Laseroptik beim Rastern des
Sensors mitbewegt wird), wurde auf weitere Optimierungen verzichtet und dieser Messkopf nur
für Vorversuche eingesetzt.
Das System Nanoscope (Digital Instruments, Mannheim) besteht aus einem Kraftmikroskop mit
Rasterung des Präparats, Modell „Multimode“ MMAFM-2 (Abb. 9), und dem Nanoscope IIIa
Controller (Elektronikeinheit). Der Messrechner ist mit zwei Monitoren ausgestattet (für SFM-
Bild bzw. Steuerungsparameter), die Mess-Software Nanoscope, Version 4.31r6, läuft direkt unter
dem Betriebssystem MS-DOS. Die PI-Regelung des Piezohubs ist digital implementiert (vgl. auch
Flussdiagramm Abb. 8). Die Abtastrate der Analog/Digital- bzw. Digital/Analog-Wandler des
DSP-Boards beträgt 62,5 kHz, die Auflösung 16 bit. Es standen zwei Scanner zur Verfügung,
die beide jeweils aus zwei Röhrenpiezos aufgebaut sind (ein segmentierer Piezo für x,y und ein
unsegmentierter für z, Abb. 9 D). Der E-Scanner (AS-12, x,y: 10 µm, z: 2,5 µm) ist für hochauflösende
Messungen an rekonstituierten Proteinen besonders geeignet, sein lateraler Hub ist
aber noch groß genug für Übersichtsaufnahmen der jeweiligen Präparation; die Scannereinheit
ist mit zwei justierbaren Auflageschrauben für den Messkopf sowie einer dritten für Motorbetrieb
ausgestattet. Der JV-Scanner (mit „vertical engage“, AS-130, x,y: 125 µm, z: 5 µm) ist
universell einsetzbar, die Scannereinheit besitzt eine Mechanik für exaktes automatisches Herunterfahren
auf die gewünschte Stelle des Präparats ohne seitlichen Versatz, daher ist auch keine
manuelle Justierung der Neigung des Messkopfes nötig. Beide Scanner sind gekapselt und gegen
das Gehäuse mit Silicon gedämpft. Für die Auswertung der Bilddaten steht zusätzlich eine spezielle
Version der Nanoscope-Software (Workstation-Version 4.42r1) zur Verfügung, die nur die
Offline-Bildverarbeitungsfunktionen enthält und die bei Bedarf auf einem separaten Rechner unter
Windows NT 4.0 betrieben werden kann.
Für die Messungen an Zellen wurden oxidgeschärfte Sensorspitzen aus Siliziumnitrid von Park
Scientific Instruments (MSCT-AUNM, ATOS, Pfungstadt) an triangelförmigen goldbedampften
Federbalken (Länge: 320 µm, Dicke: 600 nm) mit einer Federkonstanten von 0.01 N/m verwen-
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