在Bi雷竞技rayapp雷竞技苹果版本olin Scientific，我们几个人曾与QCM-D技术很长一段时间。我意识到人们很容易被自己对世界的主观看法所困，于是我联系了我的两位同事，弗雷德里克·佩特森而且Erik Nileback两位都是资深应用科学家，对该方法有一些新的观点和见解。在采访中，Fredrik和Erik分享了他们对QCM-D的广泛了解，以及他们使用该技术的不同经验。
Fredrik说，有不同的方式来描述QCM-D。它是一种无标记的方法，即在没有任何标记的情况下测量分子相互作用和分子表面相互作用。你也可以把它描述为质量传感器。简称QCM-D是石英晶体微天平耗散监测的简称，是一种小质量天平。它测量与特定表面结合的质量。你还可以测量与表面结合的材料的性质。本质上，QCM-D是一种表面敏感、时间分辨技术。Fredrik说，时间分辨率是最大的优势之一，因为它可以让你详细地跟踪过程。
QCM-D测量的质量在ng范围内，Erik说。它可以测量分子层，也就是单分子层，以及上面的更大的结构，最高可达几微米。Fredrik补充说，我们也可以测量小分子，以及它们的单层。
QCM-D是一种声学方法，Fredrik继续说道。它用声波来探测。这可以与光学方法SPR和椭偏法进行比较。光学方法测量的不是质量，而是折射率的变化。光学技术不能测量耦合溶剂，比如水，Erik补充道。而且，利用光学技术，你无法测量分子层的结构重排。你可以看到折射率的变化，但很难量化，埃里克说。由于QCM-D是一种声学方法，您可以将其与光学技术结合起来，例如获得关于质量的互补数据。
Fredrik说:“当我开始做应用科学家时，我认为我们在解释QCM-D的基本原理时，涉及了相当复杂和非常多的数学知识。”这让我思考了很多理论，以及如何用一种直接的方式来描述它。是的，QCM-D是一种声学方法，我们测量的是声波。振动，即声波，正在通过这些层和液体传播。你可以说石英晶体本身就有音调。QSense传感器的基本频率为5MHz。这是超声波。非常非常高的超声波。与医学超声波测量相比，我们不测量反射的时间，而是测量石英传感器顶部的一层本身如何影响声音，音调水平。Fredrik解释说，如果传感器顶部的层较厚，就会发出较低的音调，就像较长的吉他弦发出较低的音调一样。 We measure frequency change that is directly related to mass. We also measure how the sensor gets抑制了，也就是说，在你停止刺激它之后，振荡是如何减弱和消失的。这就给出了材料的性质。简而言之，这与声波如何通过测量的薄膜传播到液体中有关。这为我们提供了关于QCM-D质量变化和结构变化的信息，Erik补充道。
“我在硕士论文期间开始使用QCM-D，并在整个博士项目中使用它，”Erik说。QCM-D是我的主要技术，我用它来研究各种生物分子系统，从生物素化系统，比如生物素化抗体，生物素化碳水化合物层，然后观察重复的抗体-抗原相互作用，到碳水化合物层，观察细胞相互作用。在这个系统中，我将其与光学显微镜相结合。
我主要研究的是特异性，我想测量特定的相互作用，他补充道。我们还研究了蛋白质的构象变化，我们可以测量构象变化，并用耗散位移来验证它们。构象变化是由已知的药物分子触发的。当构象发生变化时，分子会被拉长，这可以通过耗散信号检测到。这是一种观察系统构象变化的新方法。以类似的方式，在碳水化合物系统中，我们使用了我们知道会降解这些系统的酶。在那里我们可以看到特异性并在不同的系统中进行比较。Erik说:“因此，基本上我博士工作的重点是验证QCM传感器顶部层的生物活性，并开发使用该技术的新策略或协议。”
我对QCM的第一次体验是薄膜沉积，Fredrik说。你有一个真空系统，你在硅晶圆上溅射或热蒸发金属。为了这个目的，你使用QCM校准的金属密度，然后你可以很容易地读出沉积速度。与QSense相比，这些QCM仪器相当粗糙。它们的分辨率很低，而且你测量的是非常坚硬的层。当我开始在Biolin Scient雷竞技rayapp雷竞技苹果版本ific工作时，我开始从事QSense仪器的开发工作，Fredrik继续说道。我们即将推出我们的自动化仪器QSense Pro，在那里我们必须做很多工作，比如仪器如何握住传感器，如何提高传感器夹紧的再现性，如何制作一个每次都由机器人重复填充的流槽，而不会形成任何气泡，以及如何在机器人移液时保持温度控制稳定。要真正利用QCM-D方法的精度和超高分辨率，有很多问题需要考虑。这是我进入公司的方式，也是我进入应用程序开发的桥梁，我现在就在那里工作。例如，我现在正在开发QCM-D演示实验。 One important aspect when doing a demo at a customer site is to have sufficiently clean sensors, which can be a challenge when working in someone else’s lab, he continues. So, it has been close to my heart to identify where the limit is in terms of reproducibility. I have also been working with demo protocols which highlight the quality of the QCM-D data and shows that you see the change in the material properties together with the mass change. Trypzination, for example, is a cool experiment to do on a QCM-D sensor. There is so much information in such a measurement and the time resolution is so fast that we can follow the entire scenario. It is fascinating! It gives you so much detail on what’s happening at the surface, Fredrik says.
Erik说，一般来说，当你对分子尺度感兴趣时，QCM-D是有用的。特别是当你在谈论交互作用，你想知道交互作用是如何以及何时发生的时候，也就是说，如果你需要时间分辨的信息。如果你知道你要学习的材料是软的，如果它们有粘弹性性质如聚合物或生物分子，那么QCM-D技术是一个完美的工具。如果你对大块材料如何与表面相互作用感兴趣，你也可以使用QCM-D。埃里克总结道:“如果你对分子水平上发生的事情的细节感兴趣，可能性或多或少是无限的。”弗雷德里克·表示同意。Fredrik说，在生物分子应用的范围内，你可以研究蛋白质聚集。在这种情况下，优点之一是你可以跟踪单分子与表面的相互作用，然后到10000倍厚的层，一直到。能够在如此大的范围内跟踪事件是非常出色的;从聚集开始看到第一个与蛋白质相互作用的单层，到二聚化和多层形成，最后到聚集过程，最终也导致蛋白质本身的结构变化当你到厚层时。Fredrik继续说，能够如此精确地跟踪如此广泛的尺寸范围是相当独特的。这在很多很多应用中都是一个优势。 And of course, in contrast to many other surface sensitive techniques, we study the exact material surface. This allows you to measure the interaction between the liquid, the surface, and the solute being solved in the liquid. So, you can study all three components of your system, i.e., your molecule, your surface, and your solvent, using a huge range of different materials, which is quite unique. This is worth emphasizing, Erik adds. You are really free in the type of material that you use on the sensor. That is something that drives the applicability of QCM-D. The flexibility in terms of materials means that you can study phenomena in detail, Fredrik says. For example, you can study different formulations of a polymer and analyze the impact of different softeners, or different polymer chain lengths, and then you can follow in detail for example swelling behavior, polymer removal, or adsorption. In this sense, QCM-D is a very realistic method, where you work with real surfaces.
听下面的采访了解更多弗雷德里克·的而且埃里克的使用QCM- d技术的经验，包括讨论该方法提供了什么信息，并比较不同QCM的优点和缺点。在对话中，我们还讨论了QCM-D测量是如何在实践中运行的，Fredrik和Erik分享了一些关于如何最大限度地利用这种表面敏感技术的有用提示和技巧。
