Silicon Microstructures: Kalibrierter IntraSense™-Sensor vereinfacht In-vivo Druckmessungen

SMI (Silicon Microstructures, Inc.), eine Tochtergesellschaft der Elmos, stellt die nächste Generation der IntraSenseTM-Drucksensoren vor. Die neue Generation der IntraSenseTM- Produktlinie „IntraSenseTM Calibrated“ ermöglicht eine vollständig temperaturkompensierte und druckkalibrierte In-vivo Druckmessung. Damit vereinfacht sich die Einrichtung und Verwendung erheblich. Der unkalibrierte IntraSense™-Sensor, welcher im letzten Jahr auf den Markt kam, hat branchenweit positive Rückmeldungen erhalten.

IntraSense™ ist der erste in Serienproduktion erhältliche Drucksensor, der in 1-French-Schläuche passt und über vormontierte Anschlüsse für eine einfache Integration verfügt. Mit einem Kalibrierungsboard, das jetzt am proximalen Ende des Geräts zur Verfügung steht, ist das Einrichten und Auslesen noch einfacher, da sowohl verstärkte analoge als auch digitale Ausgänge an einem 5-poligen Stecker angeschlossen sind. Die extrem kleine Größe des Sensors ermöglicht die Anbringung sowohl innerhalb von Kathetern, Endoskopen und anderen medizinischen Geräten mit knappen Platzverhältnissen, als auch außerhalb an einer Katheterwand. Zusätzlich zu den etablierten Druckmessverfahren in Bereich der Kardiologie und Neurologie ermöglicht IntraSense™ neue Anwendungen in der Urologie, HNO, reproduktiven Gesundheit, Biopsien und anderen medizinischen Bereichen.

Die Kalibrierung und das anschließendes Eintauchen in eine Kochsalzlösung gewährleistet eine stabile Leistung (<1mmHg Output-Änderung in 37°C Kochsalzlösung) für mindestens zwölf Stunden. Die Sensoren sind über einen Druckbereich von -300mmHg bis +1300mmHg und von 0°C bis 101°C kalibriert. Zudem können verstärkte Analogausgänge oder eine Standard-I2C-Digitalschnittstelle für eine einfache Systemintegration verwendet werden.

„Bislang war es für Chirurgen eine Herausforderung, den Temperaturwechsel der Sensoren von Raum- auf Körpertemperatur beim Einführen in den Körper optimal auszugleichen“, sagt Dr. Justin Gaynor, VP der IntraSense™-Produkte bei SMI. „Mit den kalibrierten IntraSense™-Produkten ist dies jetzt ohne kostspielige Ausstattung oder Echtzeitkalibrierung möglich.“

Über SMI
SMI ist eine Tochtergesellschaft der Elmos Semiconductor AG. SMI ist nach ISO / TS 16949: 2009 zertifiziert und ein führender Entwickler und Hersteller von MEMS-basierten Drucksensoren für unterschiedliche Märkte. Das Unternehmen verfügt über 25 Jahre Erfahrung in der Entwicklung und Produktion von Drucksensoren. SMI bietet die empfindlichsten und kleinsten MEMS-Drucksensoren, die derzeit weltweit erhältlich sind.

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Active Shims for Nanometer Resolution and Long-Term Stability: Adjusting with Piezo-Based „Shims“

If a target or an actual dimension between two components inside precision machines changes, for instance in semiconductor manufacturing, measuring applications or inspection systems, readjustment may be necessary. An example of this would be when the machine is started up at the user’s location, and initial settings, drifting or changes in tolerances need to be compensated after installation. The disadvantage of classical shims that are ground exactly to the required dimension, is that they need to be inserted mechanically. Furthermore, unlimited fine adjustment is not always possible and once the dimension has been fixed, it is often very difficult to change it afterwards. PI (Physik Instrumente) has found the perfect solution for this and developed the PIRest piezo-based "shims". Once they have been installed into the machine, the active shims not only make it possible to readjust the gap between two components at any time, but also achieve this with nanometer precision.

The piezo-based shims are built into the machine during its construction; they are available – in exactly the same way as other piezo actuators from the same manufacturer – in virtually any shapes and sizes. The static gap at the actuator can be set by applying voltage. PI provides an easy-to-use power supply for this adjustment process together with the matching control. After adjusting, the desired position remains stable without power and the power supply can then be disconnected. In the case of standard products, the maximum displacement is 35 µm; but skillful combination of the active shims makes it possible to adjust in up to six axes.

The ability to adjust at inaccessible locations has been simplified considerably, even more so because piezo-based shims can hold heavy loads of several tons. If required, active shims can also be combined with classical piezo actuators, e.g., for dynamic vibration compensation. Typical applications include for example, readjusting the focal plane during a measuring or scanning process as well as controlling a laser beam in measuring technology or materials processing.

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Active Shims für Nanometerauflösung und Langzeitstabilität: Justage mit piezobasierten „Unterlegscheiben“

Ändert sich innerhalb von Präzisionsmaschinen z. B. für die Halbleiterfertigung, Metrologie Anwendungen oder Inspektionssysteme ein Soll- oder Ist-Maß zwischen zwei Komponenten, kann es erforderlich sein, dieses nachzujustieren. Das ist z. B. dann der Fall, wenn die Maschine beim Anwender in Betrieb geht und erstmaliges Setzen nach der Installation, Driften oder Toleranzveränderungen auszugleichen sind. Klassische, auf genaue Abstände geschliffene Unterlegscheiben haben hier den Nachteil, dass sie mechanisch eingefügt werden müssen. Außerdem ist diese Justierung nicht beliebig fein möglich und das einmal festgelegte Maß lässt sich nur schwer nachträglich ändern. Abhilfe schaffen nun die von Physik Instrumente (PI) entwickelten piezobasierten „Unterlegscheiben“ PIRest. Einmal in der Maschine eingebaut, lässt sich mit Hilfe dieser Active Shims der Abstand zwischen zwei Bauteilen jederzeit mit Nanometergenauigkeit nachjustieren.

Die piezobasierten Unterlegscheiben werden bereits bei der Konstruktion einer Maschine eingebaut; dabei sind sie – genauso wie andere Piezo-Aktoren des gleichen Herstellers – in nahezu beliebige Formen und Größen erhältlich. Der statische Abstand lässt sich durch Anlegen einer Versorgungsspannung am Aktor einstellen. PI bietet für diesen Justageprozess eine einfach zu verwendende Spannungsversorgung mit der passenden Ansteuerung an. Die gewünschte Position wird nach dem Justieren dann ohne Spannung langzeitstabil gehalten, die Spannungsversorgung kann entfernt werden. Bei Standardprodukten liegt die maximale Auslenkung bei 35 µm; durch geschickte Kombinationen der Active Shims ist die Ausrichtung in bis zu sechs Achsen möglich.

Besonders die Justierung an unzugänglichen Stellen vereinfacht sich so erheblich, zumal die piezobasierten Unterlegscheiben selbst tonnenschwere Lasten halten. Bei Bedarf lassen sich die Active Shims zudem mit klassischen Piezoaktoren kombinieren, z. B. für eine dynamische Schwingungskompensation. Typische Anwendungen dafür sind beispielsweise das Nachstellen der Brennebene während eines Mess- oder Scanvorgangs sowie die Steuerung eines Laserstrahls in der Messtechnik oder Materialbearbeitung.

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Triax. Ultraminiatur IEPE Beschleunigungssensoren: Hermetisch abgedichtet und Low Outgassing!

Heutige Bauteile werden immer kleiner, erfordern jedoch mehr Entwicklungstests als je zuvor. Die Serie 3133D zeichnet sich durch ihre Miniaturgröße aus (6,1mm x 6,1mm x 5,9mm), wodurch sie in Räumen montiert werden kann, die für andere Arten von triaxialen Beschleunigungssensoren unzugänglich sind. Sie verfügt über ein hermetisch abgedichtetes Titangehäuse, ist feuchtigkeitsbeständig und wiegt nur 0,8 Gramm. Sie wird mit einer Empfindlichkeit von 0.25mV / g zu 10mV / g angeboten und kann an das Testobjekt geklebt werden. Ein ca. 0,92m langes Koaxialkabel mit einem 4 Pin Stecker ist fest angebracht und bietet Anschlussmöglichkeiten mit verschiedenen Verlängerungskabeltypen zum Anschluss an IEPE-Stromquellen.

Der Sensor erzeugt in jeder der drei orthogonalen Achsen eine elektrostatische Ladung, indem ein Piezokristall im Planar-Scher-Modus (Planar Shear Mode) belastet wird. Aufgrund der hohen Kristallsteifigkeit sowie der sehr geringen Masse hat der 3133Dx eine hohe Resonanzfrequenz von mehr als 27 kHz. Infolgedessen kann er verwendet werden, um hochfrequente Schwingungen mit sehr geringen Fehlern zu messen. Für Kunden, die Plug-and-Play-Identifizierung benötigen, ist zudem eine TEDS-Version verfügbar.

Bei den Komponenten (Klebstoffe, Kabel,…) des Sensors wurde – speziell für den Einsatz in der Raumfahrtindustrie – auf geringes Ausgasverhalten (Low Outgassing) geachtet.
Darüber hinaus eignet sich die 3133D Serie ideal für die Stoß- und Vibrationsprüfung von kleinen, leichten Prüflingen wie Leiterplatten, auf Leiterplatten montierten Bauteilen und anderen Miniaturprodukten.
Sie ist in der Lage, in einer Vielzahl von Anwendungsumgebungen zu arbeiten, darunter ESS (Environmental Stress Screening), HALT / HASS, Modal- und Strukturanalyse, Produktreaktionstest und allgemeinen triaxialen Vibrationstests.

Weitere Informationen im Internet unter www.sensoren.de,
Begriffserklärungen im Sensorlexikon unter www.sensoren.info 

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Infrasolid | Die Glühlampe neu erfunden

Heute begrüßen wir Marco Schossig und Benjamin Buchbach von Infrasolid bei uns. Hallo Marco und Benjamin! Stellt euch doch bitte kurz vor.

Wir sind Marco Schossig — technischer Geschäftsführer und Benjamin Buchbach — kaufmännischer Geschäftsführer der Infrasolid GmbH. Gemeinsam mit Tobias Ott haben wir im Mai 2017 die Infrasolid GmbH als Spin-off des Instituts für Festkörperelektronik der TU Dresden gegründet.

Was ist Infrasolid? Womit beschäftigt ihr euch?

Infrasolid hat grundsätzlich die Glühlampe neu erfunden. Und zwar nicht dafür, dass man im Dunkeln damit sehen kann, sondern um den Infrarot-Fingerabdruck von Stoffen zu analysieren. Denn so wie jeder Mensch einen Fingerabdruck hat, der ihn einzigartig und identifizierbar macht, haben auch alle Stoffe einen Fingerabdruck im infraroten Bereich. Der infrarote Bereich des Lichtspektrums liegt außerhalb des für Menschen sichtbaren Lichts. In diesem Bereich kann man nahezu alle Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe identifizieren und messen.

Um es ein bisschen plastischer zu erklären: möchte man beispielsweise den Kohlendioxidgehalt im Raum ermitteln oder mittels der Ausatemluft Aussagen über den Gesundheitszustand eines Menschen treffen, so kann man dies mithilfe von Infrarotspektroskopie. Außerdem kann man mittels dieser Technologie herausfinden, ob bestimmte Lebensmittel frisch sind und welche Inhaltsstoffe sich darin befinden, aber auch giftige und brennbare Gase wie Kohlenstoffmonoxid oder Methan ermitteln und detektieren, bevor es zu Unglücken kommt.

Derzeit werden für derartige Anwendungen in der Industrie verschiedenste Infrarot-Lampen eingesetzt, die alle diverse Nachteile haben, die wir mit unseren neuartigen, miniaturisierten Lichtquellen — so nennen wir unsere “neuen Glühlampen” − aufheben. Unsere Lichtquellen sind so klein, dass sie in ein Smartphone passen und dabei so leistungsstark, dass damit sinnvolle Messungen möglich werden. Dank 65 Prozent Kostenvorteil gegenüber aktuellen Lösungen wird der Transfer von Industrieprodukten in den Consumer-Bereich möglich. So können unsere Kunden ganz neue Anwendungsbereiche und Märkte erschließen. Dank unserer Technologie kann bald jeder mit seinem Smartphone Messungen durchführen, die bisher der Industrie und Laboren vorbehalten sind.

Die Lichtquelle, die Infrasolid entwickelt hat, passt in jedes Smartphone.
Wie kam es dazu? Wie entstand die Idee?

Marco hat sich während seines Studiums der Informationssystemtechnik an der TU Dresden auf den Gebieten Mikroelektronik und Infrarotmesstechnik spezialisiert. In seiner Promotionszeit hat er die Grundlagentechnologie entwickelt und zwei Patente dafür angemeldet. Auf die Patentanmeldungen gab es eine Anfrage aus der Industrie, die den Stein für die Unternehmensgründung ins Rollen brachte. Das hat ihm gezeigt, dass es einen Bedarf für Infrarot-Lichtquellen gibt und so fing Marco an, sich ein Team zu suchen.

Wo wird eure Technologie eingesetzt?

Unsere Lichtquelle ist ein Bauteil für diverse hochpräzise Messgeräte. Unsere Kunden sind Messgeräte- und Sensorenhersteller, die in vielen verschiedenen industriellen Bereichen aktiv sind, wie z.B. in der Öl- und Gasindustrie, der chemischen Industrie, im Lebensmittelbereich, in der Medizintechnik sowie im Umweltschutz und der Sicherheitstechnik. Hier werden zukünftig tragbare Messgeräte eine immer größere Rolle spielen. So wie beispielsweise die Feuerwehr Messgeräte nutzt, um brennbare Gase frühzeitig zu identifizieren. Oder die Polizei zum Messen des Atemalkohols. Oder auch Experten im Labor, die damit verschiedene Stoffe analysieren, Medikamentenzusammensetzungen prüfen und auch Schadstoffe ermitteln können. Es ist ein sehr breites Spektrum.

Durch unsere Bauteile wird es zukünftig möglich sein, viele dieser Messgeräte genauer, kleiner, energiesparsamer und kostengünstiger zu machen, wodurch es möglich wird aus dem Industriebereich in den Endkundenbereich vorzudringen — z.B. mit dem Smartphone. Apps werden auf Daten zugreifen, die ein Telefon heute noch nicht zu erfassen imstande ist. Das Smartphone wird unter anderem zum Rauchmelder und Gefahrenalarm. Und jeder kennt das Gefühl, wenn man einen Raum betritt, in dem stickige Luft ist. Das daraus resultierende Problem der Konzentrationsschwäche wird es nicht mehr geben, da das Smartphone melden wird: „Zu viel CO2 im Raum — bitte lüften.“ Außerdem entfällt die Unsicherheit, welche Inhaltsstoffe sich wirklich in Lebensmitteln und Medikamenten befinden.. Man wird diese mit dem Smartphone scannen können und erfährt binnen weniger Sekunden, wichtige Informationen Solche und weitere Anwendungen werden mithilfe unserer Lichtquelle als Bauteil in Zukunft möglich sein.

Was sind eure nächsten Schritte?

Wir haben bisher schon extrem viel geschafft und die Nachfrage nach unseren Lichtquellen nimmt stetig zu. Deswegen ist es jetzt wichtig, dass wir unsere Technologie weiter skalieren können, dass wir gute Leute einstellen und wachsen, um die Nachfrage auch bedienen zu können. Und dafür ist es notwendig, dass wir in größere Räume umziehen und eigene Produktionskapazitäten aufbauen. Wir haben einen Business Angel, der uns inhaltlich und mit seinem Netzwerk sehr gut unterstützt und benötigen nun im zweiten Schritt zwei Millionen Euro, um den Break Even zu erreichen. Einen Lead Investor haben wir bereits an Board und nun sind wir auf der Suche nach einem Co-Investor, der unser Team unterstützt, unsere Technologie versteht und mit uns das Unternehmenswachstum vorantreiben möchte.

Derzeit kommen immer mehr Mittelständler auf uns zu, wollen unsere Produkte testen und einbauen. Wir führen Gespräche mit führenden Messgeräteherstellern in der Gasanalyse, sind auch in intensivem Kontakt zu einem Sensorhersteller für Smartphones, der verschiedene Anwendungen realisieren möchte und so ist der Weg, den wir derzeit beschreiten, sehr spannend.

Kommen wir zu den Learnings von Infrasolid. Was würdet ihr heute anders machen?

Fokus Fokus Fokus. Es ist ganz wichtig, dass man sich auf das fokussiert, was einem Geld bringt. Wir haben am Anfang zu viel nach den individuellen Kundenwünschen agiert und zu viel „ausprobiert“. Es ist besser, sich auf ein Produkt und einen Anwendungsfall zu konzentrieren und diesen konsequent durchzuführen und so in den Markt einzudringen. Das kann auch ein kleiner Nischenmarkt sein, wie in unserem Fall, weil es genau in diesem einen großen Bedarf gibt Das würde ich jedem raten. Nicht das Erstbeste nehmen, sondern die Anwendung, die Geld bringt und mit der man auch erfolgreich starten kann.

Eine weitere wichtige Lektion war, dass man auch mal nein sagen muss. Wir mussten lernen, einkommende Anfragen schnell und effektiv zu bewerten. Man kommt mit vielen Leuten in Kontakt — was auch wichtig ist, muss allerdings ganz genau herausfiltern, wer einem Mehrwert bringt und die Firma wirklich unterstützen kann. Der Aufbau eines Netzwerks und der Kontakt zu Mentoren, die einen fachlich bzw. inhaltlich unterstützen können, ist sehr wichtig. Auch der Austausch mit anderen Start-ups ist eine große Bereicherung. Hierbei muss man nur aufpassen, nicht zu viele zeitliche Kapazitäten und Ressourcen einzusetzen. Denn auch Gesprächszeit ist ein Investment und sollte sich irgendwann auszahlen. Darüber haben wir in letzter Zeit sehr viel gelernt und das haben wir am Anfang ein bisschen vernachlässigt.

Wo kann man euch demnächst antreffen? Wie kommt man mit euch in Kontakt?

Derzeit sitzen wir im Accelerator Programm des SpinLab in Leipzig, sind aber auch sehr viel unterwegs und sprechen mit Kunden. Treffen kann man uns am 18. April beim Investors Day der HHL und des SpinLab im Leipziger Zoo. Ansonsten ruft uns gern an oder schreibt uns eine Mail, damit wir in Kontakt kommen.

Vielen Dank für eure Zeit und maximale Erfolge!

ein Interview von #hightechsfinest by HighTech Startbahn

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Untersuchung von Mechanotransduktionsmechanismen mit dem JPK NanoWizard® Rasterkraftmikroskop an der Universität Kyoto, Japan

JPK Instruments, ein weltweit führender Hersteller von Nanoanalytik-Instrumenten für den “Life Sciences“- und “Soft Matter“-Bereich, berichtet über den Einsatz des JPK NanoWizard® Rasterkraftmikroskops (engl. Atomic Force Microscope – AFM) in der Forschungsgruppe von Professor Taiji Adachi, um die mechanischen Grundlagen der Mechanotransduktion über mehrere Größenskalen hinweg zu verstehen.

Professor Taiji Adachi leitet eine multidisziplinäre Forschungsgruppe an der Universität Kyoto. Eines seiner Ziele ist es, die mechanischen Grundlagen der Mechanotransduktion über mehrere Größenskalen hinweg zu verstehen. Dazu verfolgt die Gruppe experimentelle und theoretische Ansätze auf Gewebe-, Zell- und Molekülebene und versucht, diese Ansätze zu kombinieren, um neue Konzepte und Mechanismen in den Bereichen Biomechanik und Mechanobiologie aufzuzeigen.

Koichiro Maki hat in der Gruppe promoviert und arbeitet derzeit als Postdoktorand an der Universität Tokio. Er erläutert seine Arbeit: "Um die Mechanismen der Mechanotransduktion, insbesondere auf molekularer Ebene, zu erforschen, ist es wichtig, die Konformation und das mechanische Verhalten von Proteinen zu untersuchen. Einige mechanosensitive Proteine sind dafür bekannt, ihre Konformation unter mechanischer Krafteinwirkung dynamisch zu verändern und so ihre Wechselwirkung mit Bindungspartnern zu steuern, wodurch sie Mechanotransduktion in den Zellen bewirken. Dies ist jedoch recht kompliziert, da die Zellen eine Vielzahl von Proteinen exprimieren und sich gleichzeitig die Stärke und Richtung der Kräfte, die auf die Zellen ausgeübt werden, dynamisch verändern. Deshalb haben wir AFM für einfache invitro Einzelmolekülexperimente eingesetzt und dynamische Veränderungen der Konformation und des mechanischen Verhaltens von Proteinen unter der Einwirkung definierter mechanischer Kräfte untersucht. Im Jahr 2016 haben wir gezeigt, dass eines der mechanosensitiven Proteine, Alpha-Catenin, eine stabile intermediäre Konformation annehmen kann, um seinen aktivierten Zustand unter Spannung aufrechtzuerhalten, den wir als "mechano-adaptive Konformationsänderung" 1 bezeichnet haben. Darüber hinaus haben wir in unserer kürzlich veröffentlichten Arbeit einen neuartigen Ansatz vorgestellt, um die Rekrutierung von Bindungspartnern durch Proteine, die mit Hilfe von AFM mechanisch gedehnt wurden, durch interne Totalreflexionsfluoreszenzmikroskopie (TIRF) in Echtzeit zu beobachten 2. Wir hoffen, dass unsere Methoden dazu beitragen, mechanische und biochemische Informationen zusammenzuführen und zelluläre Mechanotransduktion zu verstehen."

Dr. Maki über seine Erfahrungen mit AFM: "Ich bin zur selben Zeit in das Kyoto-Labor eingezogen wie der NanoWizard® und hatte das Glück, dass mir meine Kollegen und das JPK-Team sehr geholfen haben. Das NanoWizard® ULTRA AFM mit seiner schnellen Bildgebung war sehr einfach einzurichten und zu bedienen, was ich über AFMs anderer Hersteller nicht sagen kann, wo die Aufnahme von Proteinen bei hoher Geschwindigkeit in Flüssigkeiten recht instabil war."

JPK Instruments entwickelt, konstruiert und fertigt Instrumente in Deutschland zu weltweit anerkannten Standards der deutschen Feinmechanik, Qualität und Funktionalität. Für weitere Einzelheiten über das NanoWizard® AFM-System und Zubehör, sowie weitere Produkte und Anwendungen besuchen Sie uns auf der JPK Webseite www.jpk.com, YouTube, Facebook oder LinkedIn.

Literatur
1 Mechano-adaptive sensory mechanism of α-catenin under tension, Koichiro Maki et al, Scientific Reports | (2016) 6:24878 | DOI: 10.1038/srep24878
2 Real-time TIRF observation of vinculin recruitment to stretched α-catenin by AFM, Koichiro Maki et al, Scientific Reports | (2018) 8:1575 | DOI:10.1038/s41598-018-20115-8

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JPK reports on the research in the group of Professor Taiji Adachi at Kyoto University

JPK Instruments, a world-leading manufacturer of nanoanalytic instrumentation for research in life sciences and soft matter, reports on the research of Professor Taiji Adachi which uses the JPK NanoWizard® AFM to understand the mechanical basis of mechanotransduction at multiple scales.

Professor Taiji Adachi heads a multidiscipline research group at Kyoto University. One of its goals is to understand the mechanical basis of mechanotransduction at multiscale. This means they carry out experimental and theoretical approaches at tissue, cell and molecular scale. In addition, they are trying to combine the approaches to propose new concepts/mechanisms in the fields of biomechanics and mechanobiology.

One of the group’s PhD students was Koichiro Maki, currently doing a post-doctoral assignment at the University of Tokyo. He takes up the story. “To explore the mechanisms in mechanotransduction, especially at molecular scale, it is inevitable to look at conformations and mechanical behaviour of proteins. Some mechano-sensitive proteins are known to dynamically change their conformations under mechanical force and therefore regulate their interaction with binding partners to accomplish mechanotransduction in cells. However, this is quite complicated since cells express a variety of proteins and, at the same time, forces exerted to cells are also dynamically changing in their amounts and directions. Therefore, we have employed AFM for simplified in vitro single-molecule experiments to explore dynamical changes in conformations and mechanical behaviour in proteins under determined mechanical force by AFM. In 2016, we revealed that one of mechano-sensitive proteins, alpha-catenin, can assume stable intermediate conformation to sustain its activated state under tension, which we named as "mechano-adaptive conformational change"1. In addition, in our recently published paper, we have proposed a novel approach to observe the recruitment of binding partner proteins by total internal reflection microscopy (TIRF), at real time, to mechanically stretched proteins by AFM2. We hope our methods are utilized in integrating mechanical and biochemical information to understand cellular mechanotransduction.”

Speaking of his experiences with using AFM: “I moved into the Kyoto lab at the same time the NanoWizard® was delivered. I was lucky to have great support from colleagues and the JPK team. The NanoWizard® ULTRA for high speed imaging was very easy to set up and use, something I did not find using other makes of AFM where the high-speed imaging of proteins in liquids was quite unstable.”

For more details about JPK’s AFM systems and their applications for the materials, life & nano sciences, please contact JPK on +49 30726243 500. Alternatively, please visit the web site: www.jpk.com or see more on Facebook: www.jpk.com/facebook and on You Tube: http://www.youtube.com/jpkinstruments.

References

1 Mechano-adaptive sensory mechanism of α-catenin under tension, Koichiro Maki et al, Scientific Reports | (2016) 6:24878 | DOI: 10.1038/srep24878

2 Real-time TIRF observation of vinculin recruitment to stretched α-catenin by AFM, Koichiro Maki et al, Scientific Reports | (2018) 8:1575 | DOI:10.1038/s41598-018- 20115-8

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Untersuchung von Zelloberflächen in Abhängigkeit von inneren und äußeren Reizen mit dem JPK NanoWizard® Rasterkraftmikroskop an der University of Regina, Kanada

JPK Instruments, ein weltweit führender Hersteller von Nanoanalytik-Instrumenten für den "Life Sciences"- und "Soft Matter"-Bereich, berichtet über den Einsatz des NanoWizard® Rasterkraftmikroskops (engl. Atomic Force Microscope – AFM) in der Gruppe von Professor Tanya Dahms an der University of Regina in Kanada zur Charakterisierung der strukturellen, chemischen und physikalischen Eigenschaften von Außenflächen (z.B. Zellmembranen und -wände) in Abhängigkeit von inneren und äußeren Reizen.

Professor Tanya Dahms leitet eine Forschungsgruppe an der naturwissenschaftlichen Fakultät der University of Regina in Saskatchewan, Kanada. Ziel der Gruppe ist es, die strukturellen, chemischen und physikalischen Eigenschaften von äußeren Oberflächen, wie z.B. Zellmembranen und –wände, in Abhängigkeit von inneren biochemischen Faktoren und als Reaktion auf äußere Reize systematisch zu charakterisieren und ihre Rolle als sensorisches Organell oder sog. "Sensosome" zu untersuchen. Die Gruppe entwickelt auch weiterführende mikroskopische Methoden zur Untersuchung von Zelloberflächen (Mikroben, Pflanzen und menschliche Zellen), um herkömmliche biochemische Verfahren zu ergänzen.

Um diese Ziele zu erreichen, entwickelt das Team von Professor Dahms detailliertere Modelle zur Beschreibung von Oberflächen ausgewählter Mikroorganismen und menschlicher Zellen, indem sie ihre ultrastrukturellen, chemischen und physikalischen Eigenschaften mit Licht- , Elektronen- und Rasterkraftmikroskopie charakterisieren. Desweiteren entwickeln sie sog. in-vitro High-Content-Assays, die mit Hilfe von korrelativer Mikroskopie die subletalen Effekte von Xenobiotika (d.h. Antimykotika, Pestizide usw.) auf Mikroben und menschliche Zellen bestimmen. Langfristig soll so besser verstanden werden, wie Zelloberflächen funktionieren und welche Rolle sie bei der First-Line-Antwort als Reaktion auf äußere Reize, die letztlich die Zellfunktion verändern, spielen.

Professor Dahms über das NanoWizard® AFM-System von JPK: "Wir setzen AFM seit über fünfzehn Jahren erfolgreich ein. Das NanoWizard® AFM mit seiner neuen Technologie lässt sich problemlos in Lichtmikroskope integrieren, insbesondere in unser konfokales Zeiss 780 Laser-Scanning-Mikroskop. Dies ermöglicht uns, korrelative Mikroskopie an lebenden Zellen in Echtzeit durchzuführen. Wir haben das kürzlich bewiesen, indem wir "Tricolour-Mapping" und simultan quantitative AFM-Aufnahmen (QI™ Mode) von lebenden, sich teilenden E. Coli-, C.Albicans- und HEK293-Zellen in Reaktion auf das Herbizid 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure vorgenommen haben. Dieser neue AFM-QI-LSCM-Assay erzeugt gemultiplexte Daten, die Zellmorphologie, Zellmechanik, Oberflächenadhäsion und Ultrastruktur sowie die Position mehrerer fluoreszierender Makromoleküle in Echtzeit beschreiben. Der 2,4-D-Assay weist in allen drei Modellzellen veränderte Oberflächeneigenschaften, innere molekulare Umlagerungen und oxidativen Stress auf, und demonstriert die breite Anwendbarkeit der Methode auf viele verschiedene Zelltypen. Künftig können wir die Auswirkungen einer Vielzahl von Schadstoffen, einzeln oder in Kombination, auf unterschiedliche Zelltypen überprüfen."

Die Gruppe von Professor Dahms hat zahlreiche Publikationen veröffentlicht. Nachfolgend ist eine Auswahl aktueller Arbeiten mit Ergebnissen, die mit dem NanoWizard® AFM erzielt wurden, gelistet. Die Veröffentlichung zur korrelativen Mikroskopie ist derzeit noch in der Begutachtung.

JPK Instruments entwickelt, konstruiert und fertigt Instrumente in Deutschland zu weltweit anerkannten Standards der deutschen Feinmechanik, Qualität und Funktionalität. Für weitere Einzelheiten über das NanoWizard® AFM-System und Zubehör, sowie weitere Produkte und Anwendungen besuchen Sie uns auf der JPK Webseite www.jpk.com, YouTube, Facebook oder LinkedIn.

Literatur

Exposure to Sub-lethal 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid Arrests Cell Division and Alters Cell Surface Properties in Escherichia coli, Supriya V Bhat et al, Front. Microbiol., 01 February 2018. https://doi.org/…

Oxidative stress and metabolic perturbations in Escherichia coli exposed to sublethal levels of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, Supriya V Bhat et al, Chemosphere, Volume 135, Sep-tember 2015, Pages 453-461, https://doi.org/…

Rhizobium leguminosarum bv.viciae3841 Adapts to 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid with "Auxin-Like" Morphological Changes, Cell Envelope Remodeling and Upregulation of Central Metabolic Pathways, Supriya V Bhat et al, PLoSONE10(4):e0123813. https://doi.org/…

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JPK reports on the research of Professor Tanya Dahms from the University of Regina in Canada to characterize the properties of outer cell surfaces as a function of internal and external stimuli with applied atomic force microscopy

JPK Instruments, a world-leading manufacturer of nanoanalytic instrumentation for research in life sciences and soft matter, reports on the research of Professor Tanya Dahms from the University of Regina in Canada to characterize the structural, chemical and physical properties of outer surfaces (i.e. cell membranes and walls) as a function of internal and external stimuli with applied atomic force microscopy.

Professor Tanya Dahms leads a research group in the Faculty of Science at the University of Regina in Saskatchewan, Canada. They seek to systematically characterize the structural, chemical and physical properties of outer surfaces (i.e. cell membranes and walls) as a function of internal biochemical factors and in response to external stimuli, to help elucidate their role as a sensing organelle or "sensosome". They also develop advanced microscopic methods to probe cell surfaces (microbes, plants and human cells) to complement traditional biochemical techniques.

Towards these goals, Professor Dahms’ team is developing: a) more detailed models that describe the surfaces of selected microorganisms and human cells by characterizing their ultrastructure, chemical and physical properties using optical, electron and atomic force microscopy, and b) in vitro high-content assays using correlative microscopy to assess the sub-lethal effects of xenobiotics (i.e. antifungals, pesticides etc.) on microbes and human cells. In the long-term, their aim is to enhance their understanding of how cell surfaces function and their role in first line responses to external stimuli that ultimately alter cellular function.

Professor Dahms talks about her choice of JPK’s NanoWizard® AFM system. ‘‘My group has successfully applied AFM for over fifteen years. The new technology of the NanoWizard® easily integrates with optical microscopes, in particular our Zeiss 780 laser scanning confocal microscope. This allows us to do correlative microscopy on live cells in real time. We have recently demonstrated proof-of-principle tricolour mapping and simultaneous quantitative imaging (QI™) of live, actively dividing E. coli, C. albicans and HEK 293 cells in response to the herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid. This new AFM-QI-LSCM assay produces multiplexed data describing cell morphology and mechanics, surface adhesion and ultrastructure and the localization of multiple fluorescent macromolecules in real time. The assay of 2,4-D shows altered surface properties, internal molecular rearrangement and oxidative stress in all three model cells, demonstrating the broad applicability of the method to a variety of cell types. In future, we will be able to monitor the impact of a multitude of contaminants, alone or in combination, on disparate cell types.’’

Professor Dahms’ group have published extensively. A selection of recent papers featuring results from the NanoWizard® AFM are listed below. It is noted that the work on the correlative microscopy assay is currently ‘‘in revision.’’

For more details about JPK’s AFM systems and their applications for the materials, life & nano sciences, please contact JPK on +49 30726243 500. Alternatively, please visit the web site: www.jpk.com or see more on Facebook: www.jpk.com/facebook and on You Tube: http://www.youtube.com/….

References

Exposure to Sub-lethal 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid Arrests Cell Division and Alters Cell Surface Properties in Escherichia coli, Supriya V Bhat et al, Front. Microbiol., 01 February 2018. https://doi.org/…

Oxidative stress and metabolic perturbations in Escherichia coli exposed to sublethal levels of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, Supriya V Bhat et al, Chemosphere, Volume 135, September 2015, Pages 453-461, https://doi.org/…

Rhizobium leguminosarum bv.viciae3841 Adapts to 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid with "Auxin-Like" Morphological Changes, Cell Envelope Remodeling and Upregulation of Central Metabolic Pathways, Supriya V Bhat et al, PLoSONE10(4):e0123813. https://doi.org/…

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Elmos: Neuer Vorstand für Entwicklung und Vertrieb bestellt

Der Aufsichtsrat der Elmos Semiconductor AG (FSE: ELG) hat in seiner gestrigen Sitzung Dr. Jan Dienstuhl (42) mit Wirkung zum 01. Januar 2019 als neues Vorstandsmitglied berufen. Er wird für die Bereiche Entwicklung und Vertrieb die Verantwortung übernehmen. Der derzeitige Vorstand für dieses Ressort, Dr. Peter Geiselhart (60), scheidet – wie langfristig vereinbart – zum Vertragsende am 31. Dezember 2018 aus dem Vorstand der Elmos aus.

Dr. Klaus Weyer, Vorsitzender des Aufsichtsrats der Elmos Semiconductor AG, erklärt: „Dr. Dienstuhl verfügt über langjährige Erfahrung und Kompetenz in der Halbleiter- und Automobilindustrie. Diese hat er sich sowohl in seiner bisherigen Position bei Elmos als auch zuvor bei Infineon erworben. Wir freuen uns, mit dieser internen Berufung die nachhaltige positive Entwicklung der Gesellschaft weiter befördern zu können.“

Dr. Dienstuhl trat im Januar 2012 in das Unternehmen als Product Line Manager ein und übernahm am 01. Oktober 2012 die Verantwortung für die Business Line „Sensors“. Seine Karriere begann er bei der Infineon Technologies AG in München, wo er nach einigen Fach- und Führungspositionen Assistent des Bereichsvorstands der Automotive Division der Infineon wurde. Dr. Dienstuhl studierte und promovierte im Fach Elektrotechnik an der Universität Dortmund.

Aufsichtsrat und Vorstand danken Dr. Geiselhart schon heute für die geleisteten Beiträge zur positiven Entwicklung der Gesellschaft. Er wird die Einarbeitung von Dr. Dienstuhl federführend bis zu seinem Austritt begleiten.

Ein druckfähiges Bild steht hier zur Verfügung:
http://www.elmos.com/…

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