AFS，了解單分子層面復雜的生物過程是預防和治療癌癥及其他疾病的關鍵，聲學力譜儀作為即時可用的單分子檢測儀器，實現了活體測量技術的突破以及分子水平上相互作用的成像。

原理：

AFS技術由玻璃微流控芯片和透明的壓電變換器構成來產生共振聲波。AFS芯片上的聲波（超聲波）可同時并行地在數千個生物分子（如DNA，RNA或蛋白質）施加亞皮牛頓（pn）到數百皮牛頓（pn）的力，同時具有亞毫秒的響應時間及固有穩定性。

AFS作為一個理想的工具在核酸蛋白、藥物蛋白和抗原抗體層面上破譯分子間相互作用的詳情。AFS技術能夠使科學家研究蛋白質的結構與功能相互關系，新的生物機制和細胞力學，也可用于研究和識別自由能圖，動力學速率和在反應過程中的中間態。

AFS作為一個高度集成化的系統，包括倒置光學顯微鏡與軟件、工作站及相關電子器件，用戶界面友好，操控方便。

技術特點：

* 微流控芯片實驗室技術（Lab-on-Chip）

* 單分子操縱

* 高度并行

* 亞毫秒響應時間

* 固有穩定性

* 安全和友好的用戶界面

* 高性價比

產品應用：動態力譜、恒力測試、力-距離曲線、生物聚合物力學、鍵斷裂、微流變學、細胞力學、水凝膠力學性能

我們的用戶：

* 俄羅斯圣彼得堡大學

* 新加坡國立大學

* CSIC馬德里

* 那不勒斯菲里德里克第二大學

* 中國科學院物理研究所

* 九州大學

* 科羅拉多州立大學

* 德國慕尼黑大學

* 巴斯德研究所

文獻：nature communications 2012， molecular cells 2013基于AFS技術的細胞操縱

AFS技術為科學家提供了來操縱任一物質的****能力，與懸浮的液體介質相比，密度不同。通過這個方法，力不僅可以作用于合成微球，也能作用于

活體物質本身。

我們用AFS模塊施加力于神經母細胞瘤細胞，并在商售的徠卡共焦顯微鏡（徠卡TCS SP8）下觀察。成像平面與聲學節點放置位置一致，大概在AFS芯片底

部表面以上40微米左右。一旦啟用聲場，熒光標記的細胞被迅速推離表面進入到聲學節點，并且呈現在成像平面。當聲力停止時，細胞由于重力原因下降，逐

漸從熒光圖像中消失。

通過直接作用力于細胞這一能力，針對細胞生物學研究，AFS有非常大潛力，例如細胞粘附，細胞運動和細胞分化等研究。

高精度力學及長度測量

AFS是對單個生物分子進行高精度力學測量的理想工具。我們在此通過對單個DNA分子不同張力程度及使用AFS的跟蹤軟件測量其長度來證明AFS的高測量

精度。

本實驗是在被拴在鏈霉親和素包裹的聚苯乙烯微球（直徑4.5μm）上的單個DNA分子（長度8.4 kbps）上進行的。用測量之前已生成的對照表來跟蹤微球的

高度可達納米精度。測量過程中，我們將驅動電壓的（正負峰間）幅度從0 Vpp增加到2.1 Vpp，相應的聲學力從0 pN增加到15.8 pN。AFS軟件能實時確定在

各種力作用下的DNA長度，以此來探測生物活動，如蛋白質-DNA的相互作用。具有14位垂直分辨率的信號發生器產生的亞皮牛頓（pN）精度的恒聲學力具有數

小時的穩定性和亞毫秒的響應時間。

高數據量的鍵斷裂測量

統計分析和高數據量采集對于抗體-抗原相互作用的表征是至關重要的。由于AFS多數量分子測試的能力，大量的鍵可以并行測試，大大減少了測量時間。

這個實驗展示了AFS能夠在單個測量實驗中獲取一個完整的251個單分子Dig:: anti-Dig鍵斷裂力分布。

251個Dig::anti-Dig鍵，拉伸載荷率為2.3 pN/s，每Dig::anti-Dig鍵的斷裂力記錄下來并繪制成一個斷裂力柱狀圖。此柱狀圖在相同條件下的單個實驗中得到，保證實驗的可靠性和重現性。AFS能夠應用加載速率跨越幾個數量級（10-4 PN / s到103 PN / s），使之成為高度并行測量動態力學譜的理想工具。

測量RNA聚合酶的活動機制

AFS其自身功能多樣化和力穩定性的設計使其成為研究DNA分子的活動規律和機制的理想工具，涵蓋亞秒到小時的時間量程。RNA聚合酶的活動通常具有復雜性：其正常工作機制往往被不同性質的事件中斷。

在這個實驗中，DNA分子和被處理過的大腸桿菌聚合酶復合被固定在AFS芯片表面。聚苯乙烯微球表面粘附能夠使DNA分子延伸的大腸桿菌RNA聚合酶。一旦開始轉錄和復制，通過實時測量DNA的延伸，能夠精確檢測每個大腸桿菌聚合酶分子的活動，多個大腸桿菌RNA聚合酶的活動機制在該試驗中可以同時并行測量。如實驗所示，RNA聚合酶延伸動力學由于其運動機制常被出現的事件影響而體現出高度的隨機性，AFS作為一個有效的研究手段非常適合解決該問題。

AFS規格參數

AFS是一個真正的測量單分子的工具，包括一個專用的倒置光學顯微鏡，射流模塊和電子組件，集成在一個小箱體內 （300mm×375mm×200mm）。

AFS專用顯微鏡

單色LED照明 波長660 nm

CFI消色差物鏡（可升級）尼康40x、NA 0.65，WD 0.65mm 校正色差，球面像差，模糊和圖像的平坦性

電動Z軸物鏡臺（可升級）高性能兩相步進微平移臺，行程范圍5 mm，步長50 nm，亞納米級的穩定性

USB 3.0 CMOS攝像頭（可升級）1280×1024像素（像素大小5.3 μm），1.31兆像素 全視場實時并行測量高達60赫茲

手動XY樣品臺

微米精度20毫米行程范圍， 雙燕尾導軌，使用戶能測量樣品內不同的位置，配帶有刻度按鈕的細牙螺紋軸

信號發生器（可升級）

能承受共振聲波達10Vpp（電壓峰峰值，在50Ω阻抗下）可以實現10-5 赫茲到千赫茲甚至千赫茲以上頻率范圍的不同時間尺度的動態力學譜和力的掃描

超越的穩定性和重現性，在14位垂直分辨率下的靜態和動態力測量

AFS芯片

AFS系統包含三種AFS芯片，每個AFS芯片都會提前校準并且給出芯片的共振頻率

加載速率范圍：10^-4 PN / s到10³ PN / s

AFS芯片尺寸：45 mm x 15 mm x 1.275 mm

**加載力：大于200 pN（4.5μm的聚苯乙烯微球，采用電壓放大器）

全新的AFS芯片設計，我們將不斷地改進AFS芯片。與AFS用戶密切合作，提高芯片的性能、功能和可用性。

AFS工作站及軟件（可升級）

AFS包括labview軟件包和一個強大的工作站。AFS軟件能夠實時以納米級分辨率并行測試數以千計的微球。

主要特點：

在25赫茲實時并行三維跟蹤60-300個微球

在25赫茲實時并行二維跟蹤300-1500個微球

在25赫茲實時跟蹤（X，Y）位置精度為2納米

在25赫茲實時跟蹤（Z）位置精度為5納米

通過參照微球的差值跟蹤進行（Z）方向漂移較正

自動對照表校準

AFS放大器（可選）

AFS的功能可通過一個電壓放大器擴展。電壓增加，應用與生物分子的**加載力相應增加。

放大器可以很容易通過后面板連接到AFS。AFS計算機已經預裝所有相關的軟件和驅動程序以適用于電壓放大器。