用于原子力顯微鏡的樣品保持器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及根據權利要求1所述的用于原子力顯微鏡(AFM)的樣品保持器、根據權 利要求14所述的樣品保持器系統、以及根據權利要求15所述的用于將樣品從活檢工具轉移 至樣品保持器的方法。
【背景技術】
[0002] 如今，AFM(原子力微鏡/顯微鏡)被認為是用于各種生物學過程和生物病理學的體 內和/或體外探究的非常有前途和重要的工具。然而，使用活的生物組織進行作業需要特定 實驗設定以確保其活性并因此確保準確和可再現的測量。這些設定包括：1)從提取部位到 AFM的快速且簡單的樣品轉移，2)牢固且簡單的樣品附著，以及3)接近生理的實驗條件(氣 體、溫度和灌注）。目前，樣品通常在臨時管或盒中被轉移至實驗室，然后用膠合劑附著到樣 品保持器。
[0003] 然而，這會導致若干問題。例如，已知生物樣品需要持續浸入合適的緩沖溶液（即， 由弱酸及其共輒堿的混合物或者弱堿及其共輒酸的混合物構成的水溶液，使得在將少量強 酸或強堿添加到溶液中時，溶液的pH值改變很小）中以保持其生理功能。還已知，常用的大 多數膠合劑(例如環氧樹脂、組織膠)在液體環境中不能適當地起作用。因此通常需要使生 物樣品部分地干燥，而這可能會明顯改變其性質。此外，膠合劑與樣品緩沖溶液的混合可能 會潛在地污染樣品。
[0004] 此外，如果通過活檢工具提取，生物樣品通常非常柔軟并且相當小。當這種樣品從 工具轉移至臨時管/盒時，由于樣品沒有被緊固，而是自由地浮動在緩沖溶液中（這還使處 理更為復雜），損壞樣品的風險增加。手動地將樣品從這種臨時盒中取出并且放置所述樣品 以在AFM下進行分析也會增加損壞樣品的風險。
[0005] 雖然過去十年對AFM裝置和設備進行了許多改進和升級，但是對于例如牢固的緊 固、完全的保濕和/或組織樣品的放置過程進行的改進很少，盡管這些改進是穩定、快速以 及準確的AFM測量的先決步驟。現有方案被限制為在通常為疏水(特氟隆)材料或盤(皮氏培 養皿)保持器上的多種不同的膠合過程。由于膠合劑與組織(例如組織膠)或緩沖溶液(例如 環氧樹脂膠)混合(這可能會潛在地污染樣品表面），膠合潛在地影響測量。雖然存在克服這 些問題的某些方案，但通常這些方案處理起來較為復雜并且耗時。
【發明內容】
[0006] 基于以上內容，本發明的問題在于提供一種樣品保持器、一種保持器系統以及一 種用于將樣品從活檢工具轉移至允許更好地處理相應樣品的樣品保持器的方法。
[0007]該問題是通過具有權利要求1所述的特征的樣品保持器解決的。優選實施例陳述 在從屬權利要求中并在下文描述。
[0008]此外，本發明的問題是通過具有權利要求14所述的特征的系統和具有權利要求15 所述的方法解決的。
[0009] 根據權利要求1，所述樣品保持器包括至少具有底部的樣品盤、以及布置在所述底 部、特別是布置在所述底部的中心的、用于接收和保持樣品的開口（例如通孔）。
[0010] 這里，特別地，用于保持樣品的開口具有與待接收的樣品同樣的直徑或橫截面形 狀。特別地，用于保持樣品的機構源于機械力，所述機械力用作當樣品布置在所述開口中時 作用于樣品的夾持力。特別地，開口的內徑也可以通過用于減小所述內徑的裝置減小，以便 將樣品夾持在所述開口內（見下文）。
[0011] 通過將這種類型的保持機構應用于樣品，使得不再使用膠合劑(例如環氧樹脂）， 這是因為該保持機構使用了樣品的無膠合劑機械穩定以避免膠合劑對樣品的潛在污染、特 別是由于膠合劑與樣品的混合或膠合劑與周圍的緩沖溶液的混合而造成的潛在污染。此 外，機械穩定提供了在例如對樣品進行AFM測量之后使用同一樣品以便進一步分析的可能 性，這是因為樣品的組成和結構不會因源自膠合過程或膠合劑本身的化學物而受到損害。 相較于膠合，機械穩定花費的時間也更少，這是因為不需要等待膠合劑固化。此外，根據本 發明的樣品保持器可以保持所有類型的樣品，例如軟骨、骨頭、乳腺組織、皮膚組織、血管、 囊狀物(bladder)等。
[0012] 優選地，所述開口由所述底部的周向的第一壁限定，所述第一壁特別設計成在所 述樣品被所述開口接收或插入到所述開口時夾持所述樣品。
[0013] 在另一變型例中，所述開口的周向壁至少部分地由在與水或緩沖溶液接觸時膨脹 的材料(例如，親水性聚合物)形成，使得在與水/緩沖溶液接觸時所述開口的內徑減小，從 而導致夾持樣品。此外，優選地，樣品盤（即其底部)包括凹部，所述凹部由底部的周向的第 二壁和所述第一壁界定，其中特別地，所述第二壁圍繞所述第一壁。
[0014]特別地，所述凹部設計成接收原子力顯微鏡的樣品臺的連接部分，以便將樣品保 持器緊固至樣品臺。該樣品臺與原子力顯微鏡一起使用，以便將樣品定位在AFM末端下面。 通常，在AFM中存在兩類樣品臺。一類樣品臺設計成在AFM末端下方位移，而另一類樣品臺保 持在固定位置并且AFM末端沿樣品掃描。在每種情況中，藥品保持器都被固定至樣品臺并且 在掃描樣品時相對于樣品臺不發生運動。
[0015] 此外，特別地，所述凹部設計成接收活檢工具的連接部分，其中，所述活檢工具設 計成用于收集樣品并且將所述樣品轉移至樣品保持器。優選地，活檢工具的連接部分和樣 品臺至少部分地相同，使得兩者都能夠插入到凹部中并從而緊固至樣品保持器。特別地，樣 品保持器首先連接至活檢工具以便將樣品轉移至樣品保持器。隨后，從樣品保持器移除活 檢工具，并且將樣品保持器緊固至AFM的樣品臺。
[0016] 優選地，所述第二壁包括內側，其中，所述內側特別地包括（內）螺紋，所述（內）螺 紋用于緊固樣品臺的連接部分和/或活檢工具的連接部分，其中特別地，所述連接部分分別 包括與所述內螺紋相匹配的（外)螺紋，使得連接部分每個都能夠旋擰在所述凹部的內螺紋 中。當然，也可以使用用于將所述連接部分固定至樣品保持器的其它合適的連接機構。
[0017] 在本發明的優選實施例中，第一壁和第二壁每個都包括端部部分，并且其中所述 凹部包括頂部（即，樣品盤的所述底部的一區域），特別地，所述頂部一體地連接所述端部部 分。即，在本實施例中，第一壁和第二壁永久地相互連接，例如膠合或焊接至彼此或由單體 鑄造制成。
[0018] 在本發明的替換的第二實施例中，樣品保持器包括第一部分和分開的第二部分， 其中，第一部分例如通過閂鎖連接或不涉及永久連接(例如膠合或焊接)的其它連接可釋放 地連接至第二部分，其中，第一部分包括圍繞所述開口的用于接收并夾持樣品的第一壁，第 二部分包括第二壁以及樣品盤的底部的連接至第二壁的外側的周向區域，其中特別地，第 二壁包括用于與第一部分連接的端部部分。特別地，樣品保持器的第一部分和第二部分可 以以水密方式彼此相連，這可以通過密封元件(例如0形環)實現。
[0019] 關于所述第二實施例，所述第一部分優選地包括從第一壁的端部部分突出的周向 部分，其中所述周向部分設計成連接至第二部分的第二壁的所述端部部分，特別地，使得所 述周向部分(與周向區域一起)圍繞所述第一壁的端部部分，并且特別地經由閂鎖連接與第 一壁接合。在這種連接狀態下，第一部分也界定所述凹部并且形成樣品盤的底部的一部分。
[0020] 此外，樣品盤優選地包括從底部的邊界突出的周向壁，使得樣品盤能夠接收液體。 當樣品需要浸入合適的緩沖溶液時，這特別有用。
[0021] 此外，優選地，圍繞用于保持樣品的所述開口的第一壁特別地形成管并且包括內 偵L其中所述內側包括特別是周向的齒部或其它合適的突起，其中所述齒部傾斜，使得其與 所述內側圍成銳角，以便在樣品布置在開口中時、特別是在作用于樣品上的力趨向于將樣 品推到開口中時所述齒部壓靠所述樣品。換句話說，第一壁的內側的帶齒結構有助于一旦 樣品被樣品保持器接收便將樣品保持在合適位置。有助于使樣品穩定在樣品保持器中的某 個位置的其它因素是機械力，該機械力是由在樣品離開受限的樣品保持器筒之后樣品的側 向側部在樣品保持器開口內的不連續膨脹引起的。
[0022]特別地，樣品保持器或其部分由塑料(特別是聚丙烯、ABS或聚四氟乙烯)和/或金 屬(特別是鋼或鋁）制成。
[0023] 此外，樣品保持器可以包括布置在樣品盤的底部中的第一和第二灌注管，其中所 述第一灌注管用于向樣品供給液體介質，第二灌注管用于從樣品盤排出液體介質和顆粒。
[0024] 特別地，在管的每一個中可以設置薄層，所述薄層密封相應管以防用于緩沖樣品 的液體。這些密封件特別地設計成使得例如注射器的針能夠穿透并因此提供與例如外部緩 沖供給源或廢液池的連續連接。特別地，為此，所述管每個都包括第一端部和第二端部，其 中所述