Сканирующей ион-проводящий микроскоп Ionscope (scanning ion conductance microscope, SICM) предоставляет возможность получения топографических изображений с высоким разрешением и дополнительные функции для биологических, физических и материаловедческих исследований. Технология, использованная при создании Ionscope - модулированное сканирование ионной проводимости - была разработана группой ученых из Лондонского Имперского Колледжа (Imperial College, London) и Кембриджского Университета (Cambridge University). Эта технология обеспечивает стабильный и высокоэффективный процесс получения изображения и делает возможным проведение сканирования с высоким разрешением в течение длительного времени.

Инновационный дизайн

Благодаря особенностями дизайна, Ionscope ICnano являетя инстументом нового поколения и может быть использован в широком спектре современных высокотехнологичных исследований. Стеклянные нанопипетки требуемого размера могут быть изготовлены с помощью стандартного пуллера, что упрощает и удешевляет проведение эксперимента. В отличие от остальных устройств, работающих в нанометровом диапазоне, получение изображения с помощью SICM основано на регистрации тока ионов, а не на притяжении/отталкивании, что предотвращает механическое взаимодейстие с поверхностью образца при сканировании.

ICnano обладает уникальной сканирующей системой, которая позволяет производить измерения с высокй точностью при низком уровне шума. Три независимых пьезоэлемента  (x, y и z) проводят замеры по трем направлением, независимо от размера, сдвига, скорости и вращения. Подобная конструкция обеспечивает сканирование образцов с высоким разрещением  в диапазоне 100 мкм по всем трем осям (для оси z 100 мкм диапазон является исключительно большим). Интеграция с оптическими системами высокого разрешения облегчает и ускоряет нахождение кончика пипетки и интересующих областей образца.

Гибкое программное обеспечение для сбора данных

Программное обеспечение,  разработанное для Ionscope, позволяет простой и интуитивный контроль  всех параметров сканирования и работы системы. Полностью автоматизированный подвод зонда к образцу, возможность контроля процесса  сканирования во время эксперимента и автоматичесий выбор параметров сканирование значительно облегчает работу с микроскопом. Программное обеспечение Ionscope предоставляет полный набор инструментов для обработки изображения и их многоканального воспроизведения, специально разработанных для анализа, исследования и презентации полученных данных.

Простота использования

ICnano может быть использован как отдельно стоящий инструмент и является комапктным и высокоэффективным устойством, позволяющим автоматизировать получение изображений с высоким разрешением.  Процесс подготовки образца исключительно прост и заключается в помещении образца в чашку Петри с раствором электролита. ICnano обеспечивает прекрасный доступ к образцу и значительно упрощает позиционирование электродов и установку нанопипетки. Основной алгоритм работы ICnano предотвращает возможность физического контакта с поверхностью образца и плавающими обломками клеток, тем самым защищая сканирующий элемент, образец и всю систему от повреждения или загрязнения. После задачи режима работы, ICnano может продолжать сканирование автоматически на протяжении длительного периода времени, что позволяет наблюдать динамику исследуемых процессов (например, клеточных взаимодействий) в течение дней.

Принцип метода

Сканирующая Микроскопия Ионной проводимости используется для получения топографических изображений поверхности образца, погруженного в проводяшую жидкость (обычно, в физиологический буфер). Сканирующий зонд, который  представляет собой стеклянную или кварцевую  нанопипетку, запоненную электролитом, измеряет ток ионов, проходящий через его наконечник. Значение тока ограничено диаметром отверстия наконечника и определяется разницей потенциалов между обратимыми Ag/AgCl электродами, один из которых находится внутри пипетки, а другой погружен в емкость с образцом. Значение тока снижается при приближении зонда к поверхности образца. В процессе растрового сканирования, расстояние между пипеткой и образцом поддерживается путем обратной связи, основанной на измерении силы тока, что предотвращает непреднамеренный контакт зонда с образцом.

Система

Увеличение                                    1000х-100000х
Разрешение при сканировании        20 нм XY; 5 нм Z
Время сканирования        50 с – 20 мин (типичное для образцов размером 5 мкм x 5 мкм и 90 мкм x 90мкм соответственно)
Разрешение изображения        64x64 – 1024x1024 пикселей
Формат изображения        IMG (16-bit, черно-белое)
XY сканирование
Диапазон                100 мкм x 100 мкм
Разрешение            20 нм в целом (1 нм для платформы)
Линейность            1%
Махимальная скорость сдвига пикселей        1 мкс/пиксель
Z сканирование
Диапазон                100 мкм или 25 мкм
Разрешение        10 нм или 5 нм в целом (1нм для платформы)
Пипетка
Диаметр наконечника        ≥100 nm (боросиликатное стекло);  ≥ 10 nm (кварцевое стекло)
Типичное приближение к поверхности        25 – 50 нм при 50 нм; 5 – 10 нм при 10 нм
Диаметр пипетки            1 мм
Позиционирование
Диапазон                15 мм XY; 25 мм Z
Разрешение            100 нм
Электроды:
Пипетка                 Ag/AgCl проволока
Резервуар электролита        Ag/AgCl «пилюля»
Сканирующая головка
Подвижная платформа            Physik Instrumente PI Hera P-6xx, 100 мкм; PI LISA P-753, 25 мкм