مقايسه كاركرد ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) در بررسي توپوگرافي نانوالياف مورد استفاده بعنوان بستر كشت سلول

A comparative study on utility of Scanning Electron Microscopy and Atomic Force Microscopy for topological investigation of electrospun nanofibers as the cell culture scaffolds

با توجه به يافته هاي جديد، نقش نانوتوپوگرافي ريزمحيط سلول بر عملكرد و سرنوشت آن، بيش از پيش اهميت يافته است. از اين رو، تهيه نانوساختارهاي زيست سازگار بعنوان بستر كشت سلول و در مرحله بعد، تعيين دقيق ويژگي هاي فيزيكي و هندسي آن ها مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در اين راستا هرچند ميكروسكوپ نيروي اتمي، در تعيين خصوصيات نانوالگو(Nanopattern) هاي مورد استفاده براي كشت سلول، كاربردي گسترده يافته، اما توانايي هاي آن براي مطالعه ساختار نانوالياف الكتروريسي شده (Electrospun nanofibers) بطور جدي مطالعه نشده است. در تحقيق حاضر، نانوالياف زيست سازگار كيتوزان كه با فناوري الكتروريسي توليد و بهينه شده بودند، با ميكروسكوپ هاي الكتروني روبشي (SEM) و ميكروسكوپ نيروي اتمي(AFM) مورد بررسي قرار گرفته، داده هاي حاصل از هر يك ارزيابي شدند. نتايج حاصله بيانگر اين واقعيت بود كه استفاده از هر كدام از اين دو ميكروسكوپ، مزايا و معايبي خواهد داشت. بعنوان اولين نكته، در حالي كه فرآيند هاي آماده سازي و روبش نمونه در SEM مي تواند سبب تخريب ساختار طبيعي الياف گردد، AFM به هيچگونه تيمار نمونه نيازي ندارد. در حالي كه مهمترين كاربردهاي SEM در بررسي ساختارهاي نانوفيبري شامل بررسي سريع شكل، جهت گيري، قطر و يكنواختي الياف است، تصويربرداري سه بعدي با AFM، تعيين درجه زبري سطح، درجه زبري در طول ليف و تعيين ضخامت بافت توليد شده را ممكن مي سازد. علاوه بر اين، با رعايت پاره اي ملاحظات تكنيكي، AFM مي تواند در تخمين قطر ميانگين نانوالياف، به خوبي SEM عمل نمايد.

According to the novel achievements, nanotopography and steric geometry of the microenvironment around the cells have a drastic role on their fates. Hence, fabrication of biocompatible nanostructures as the scaffolds for the cell culture and in the next step, accurate determination of their physical and geometrical characteristics is widely considered. Despite of broad utilization of Atomic Force Microscopy to investigate topological traits of sophisticated nanopatterns; its capability to characterize electrospun nanofibers has not been studied inquiringly. In the present research, chitosan nanofibers which were successfully electrospun at the optimized conditions were then evaluated using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM) respectively. The results suggested that recruitment of both of these techniques have their own advantages and disadvantages. As the first noticeable issue, while the sample preparation and scanning procedure in SEM imaging may disrupt native structure of fibers, probing the sample by AFM doesn't need any pre-imaging treatment. The main application of SEM in analysis of nanofibrillar structures is the rapid survey of nanofibers shape, orientation, diameter and consistency. In the other side, three dimensional imaging by AFM makes it possible to determine whole surface roughness, roughness along fibers and woven tissue thickness. Furthermore, regarding some technical advices, AFM can be used to estimate nanofibers average diameter as well as SEM.