Microscopía de fuerza fluida

La microscopía de fuerza fluida ( FluidFM ) es un tipo de microscopía de sonda de barrido y se utiliza normalmente en un microscopio óptico invertido estándar .

La característica distintiva de FluidFM es la introducción de canales microscópicos en las sondas de AFM . Estos canales pueden tener una apertura inferior a 300  nm, es decir, 500 veces más delgados que un cabello humano . Esta característica nanométrica permite manipular volúmenes de líquido a escala de femtolitros (fL), así como realizar manipulaciones controladas por fuerza de objetos submicrométricos. Mediante los canales nanofluídicos, se pueden, por ejemplo, introducir sustancias en células individuales o aislar células de una capa confluente.

Las micropipetas y nanopipetas especiales se utilizan como sondas FluidFM con aberturas entre 300  nm y 8 μm. Un diámetro mayor resulta útil para experimentos de adhesión de células individuales, mientras que un diámetro menor ofrece buenas oportunidades para la nanolitografía y la manipulación de objetos submicrométricos. En comparación con las micropipetas de vidrio tradicionales , las sondas FluidFM son mucho más delicadas con muestras blandas como las células. Se pueden controlar con precisión de pN y nm, y manejan volúmenes de forma más precisa y consistente gracias a su proceso de fabricación basado en obleas. FluidFM presenta ventajas únicas para aplicaciones de células individuales y más allá.

Para controlar volúmenes en el rango de fL, FluidFM se basa en el control de presión. Se utiliza sobrepresión o vacío, según la aplicación. Las presiones de funcionamiento típicas se encuentran en el rango de unos pocos hPa .

La tecnología FluidFM se suele utilizar sobre un microscopio invertido. Además de los experimentos estándar de AFM , FluidFM ofrece la posibilidad de realizar un sinfín de aplicaciones, como la inyección y adhesión de células individuales, así como la nanolitografía y la deposición de muestras.

La inyección en células individuales es una herramienta importante para las ciencias de la vida, la biología y la medicina. Para realizar experimentos de inyección en células individuales, la sonda perfora la célula y se puede inyectar una sustancia. Con FluidFM, la tasa de éxito es casi del 100%, a diferencia de otros métodos, porque las sondas son pequeñas, afiladas y sensibles a la fuerza. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Se puede aislar una sola célula a partir de un cultivo celular adherente, incluso confluente , o de una suspensión celular. La célula aislada se puede analizar mediante métodos establecidos para células individuales o utilizarse para cultivar una nueva colonia. FluidFM se ha utilizado para aislar células de mamíferos , levaduras y bacterias . ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

Al medir la adhesión de células individuales, se puede obtener información importante para diversos temas en biología y ciencia de los materiales. Con FluidFM es posible aumentar la velocidad de realización de estos experimentos e incluso evaluar la adhesión de células extendidas. La célula de interés se adhiere reversiblemente a la sonda mediante la aplicación de una presión negativa. Al elevar la sonda, se puede medir la fuerza de adhesión con una resolución de pN. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

El método para realizar un experimento de adhesión de bacterias individuales es el mismo que para células individuales. Proporciona información sobre cómo las células bacterianas interactúan con su superficie y entre sí. ^{[ 9 ]}

Los experimentos con coloides permiten medir las fuerzas de interacción entre partículas coloidales y superficies, así como la elasticidad local de sustratos complejos . La frecuencia de estos experimentos es bastante baja, ya que normalmente los coloides deben adherirse previamente a una sonda de AFM. En cambio, las sondas de coloides pueden fijarse reversiblemente a la sonda FluidFM mediante presión negativa. Por lo tanto, una sola sonda puede utilizarse para numerosos experimentos y con diversos coloides. ^{[ 8 ] [ 10 ]}

La nanolitografía es el proceso de grabado, escritura o impresión de estructuras en el rango de los nanómetros. Se pueden dispensar pequeñas cantidades de fluidos a través de la punta de una sonda. Con FluidFM, los volúmenes dispensados ​​van desde sub fL hasta varios pL. FluidFM funciona tanto en aire como en líquido. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

El proceso de impresión consiste en crear puntos y matrices de alta densidad en el rango de nanómetros a micrómetros. Es posible imprimir prácticamente cualquier líquido. Las partículas impresas pueden ser, por ejemplo, oligonucleótidos, proteínas, ADN, viriones o clones bacterianos. Los puntos se crean cuando la nanopipeta entra en contacto con la superficie y la sustancia se libera de la sonda mediante un breve pulso de presión. ^{[ 12 ] [ 13 ]}