用于共聚焦显微镜观察动态界面的微张力测定仪

该方法结合了共聚焦显微镜与毛细管压力微张力仪，形成一种强大的工具，可用于在高空间和时间分辨率下研究弯曲的流体-流体界面。该技术通过同时测量表面特性以及高度弯曲界面上的表面形貌共聚焦图像，能够探究表面活性物质的结构与功能关系。我们假设炎症产物会抑制肺表面活性物质，从而导致与急性呼吸窘迫综合征相关的呼吸问题。

该装置可用于研究肺表面活性物质的性质和形态，以及肺在接触此类材料时的稳定性。首先，通过将毛细管的粗端插入细胞顶部，直至其穿过至细胞底部，从而组装CPM细胞。轻轻拧紧峰连接器以固定毛细管，然后将微流控泵的管路连接到毛细管的粗端。

根据需要，将溶剂交换储液罐和/或温度控制浴连接至CPM细胞装置上相应的入口和出口。若不使用，则将未使用的入口和出口用堵头封闭。将CPM细胞装置固定于共聚焦显微镜载物台上，并大致对准CFM物镜、CPM相机和CPM光源。

打开气体流量，使微流控泵在推荐的工作压力下运行，并确保毛细管的流量畅通。启动CPM虚拟界面，将基线压力设为25毫巴，并切换至压力控制模式。然后使用移液器将水注入CPM细胞中。

使用微张力计相机对准毛细管尖端，并调整环形区域使其与气泡重叠。将共聚焦显微镜的浸没物镜与样品池中的液体接触，并使用共聚焦显微镜对气泡进行聚焦。点击“重置气泡”按钮，并确保形成一个新的气泡。

如果气泡未破裂，请增加气泡重置选项卡中的重置压力或延长重置延迟时间，该选项卡位于观察窗口下方。通过直通进样器将水取出，排空后重新安装。用所需样品填充进样室。

使用已灭菌的移液管，并将CPM软件保持在压力控制模式，确保当新气泡界面形成时，初始表面张力约为73毫牛顿每米。确定新形成气泡的半径后，将该数值输入中心线面积控制区域，然后单击面积控制标签，将控制类型切换为面积控制。开始记录共聚焦视频，随后单击“重置气泡”，并立即单击“采集数据”。

通过滑动滑块，根据样品的总吸收时间调整数据记录速率。实验结束后，选择正确的文件路径并点击保存按钮以保存文件。

同时在CFM上停止并保存记录。输入所需的基线值振荡百分比和振荡频率，并通过选择适当选项卡来确定振荡类型，即压力振荡、面积振荡或曲率振荡。开始记录共聚焦视频，并在CPM软件中点击采集数据。

选择合适的数据采集速率，以确保每个振荡周期内获得足够数量的数据点。如果需要其他振荡幅度或频率，可在实验过程中更改相应数值并保存结果。首先，将蠕动泵的进液管插入装有所需置换溶液的瓶子中，将出液管插入废液容器中。

在共聚焦软件中开始录制视频，然后点击CPM软件上的采集数据按钮。接下来，设置蠕动泵的转速。如果需要更换多种液体，请先停止蠕动泵，然后将入口连接至另一种更换溶液。

交换过程结束后，按之前的方法保存结果。恒定压力吸收的微张力测定结果显示，气泡表面积在实验过程中显著增加，导致吸收速度远慢于表面积恒定的情况。在吸收过程中，界面的荧光信号初始较低，随着表面活性剂吸附至界面而逐渐增强。

如果表面活性剂形成表面区域，则可观察到这些区域的形成和生长过程。在进行振荡研究时，只有被控制的参数的振荡才是真正的正弦波形。如图所示，在表面面积控制实验中，这一点在计算表面膨胀模量时非常重要，因为面积的振荡必须是正弦波形。

通过振荡实验获得的表面张力和面积数据，可直接用于计算表面活性剂层的界面膨胀模量。在振荡磷脂单分子层时，可在连续的彩色液相扩展相中观察到黑色液体凝聚区域的运动。随着弯曲气泡上的振荡进行，界面上的这些明显区域会重组形成分支状网络结构，并逐渐扩展覆盖整个界面。

这一点通过表面张力和表面膨胀模量的同时变化得到了证实。在对肺表面活性物质单分子层进行溶剂交换实验时，先使用缓冲溶液，然后加入Lasso PC溶液，随着交换过程的进行，其成膜区域的形态发生了显著变化。在实验过程中，必须通过视觉观察气泡的振荡和固定情况，以确保毛细管处于垂直状态且气泡保持球形。

除了气-液界面外，还可以通过研究油-水界面来确定乳状液的稳定性和性质。该技术提供了一种单一变量方法，用于构建曲面界面的结构-性能关系，使得能够探索以往仅在平面界面上研究过的界面形态影响因素。