Uma equipe de pesquisadores do Advanced Microfluidics and Microdevices Laboratory (AMMLab) da NYU Abu Dhabi desenvolveu um novo tipo de sondas de Microscopia de Força Atômica (AFM) em verdadeiras formas tridimensionais que eles chamam de 3DTIPs. A tecnologia AFM permite que os cientistas observem, meçam e manipulem amostras e entidades em micro e nanoescala com precisão sem precedentes. Os novos 3DTIPs, que são fabricados usando um processo de impressão 3D de etapa única, podem ser utilizados para uma variedade maior de aplicações – e possíveis observações e descobertas – do que as sondas padrão baseadas em silício mais limitadas que são consideradas de última geração. arte em nosso tempo atual.
A microscopia de força atômica (AFM) é uma técnica para caracterizar amostras por meio da varredura de uma sonda física em superfícies, produzindo resoluções impressionantes 1.000 vezes maiores do que a microscopia óptica pode alcançar. AFM é um instrumento fundamental em muitas disciplinas, incluindo ciências biomédicas, com aplicações que vão desde a caracterização de bactérias viáveis ​​e células de mamíferos, análise de moléculas de DNA, estudo de proteínas em tempo real e moléculas de imagem até resolução subatômica.

A sonda AFM, composta por um pequeno feixe cantilever com uma ponta em miniatura em sua extremidade, é o núcleo da tecnologia. Ele detecta e sente as superfícies das amostras por meio de forças de atração e repulsão, da mesma forma que usamos as pontas dos dedos, mas com uma resolução até o nível atômico. As sondas AFM comerciais são feitas de silício, usando processos convencionais de fabricação de semicondutores, típicos da indústria de microeletrônica, que são limitados por projetos 2D e longas etapas de produção. Essas sondas de última geração são rígidas, quebradiças e disponíveis apenas em determinados formatos. Eles não são ideais para sondar matéria mole, como células de mamíferos.

No artigo publicado na revista Advanced Science , os pesquisadores apresentam sua tecnologia proprietária para produzir sondas AFM de próxima geração com base na impressão 3D de polimerização de dois fótons. Os 3DTIPs resultantes são mais macios do que suas contrapartes à base de silício, o que os torna mais adequados para aplicações de AFM envolvendo interações mais suaves com células, proteínas e moléculas de DNA. É importante ressaltar que as propriedades do material dos 3DTIPs possibilitam a obtenção de varreduras mais de 100 vezes mais rápidas do que as sondas de silício comuns de dimensões semelhantes. Portanto, os 3DTIPs podem abrir as portas para a aquisição de vídeos que capturem bioatividades de proteínas, DNA e moléculas ainda menores em tempo real.

"Desenvolvemos uma nova tecnologia para sondas AFM de próxima geração com novos materiais, projetos e processos de produção aprimorados, novas formas em 3D e prototipagem personalizada para um ciclo de produção contínuo para sondas AFM focadas em aplicações", disse Mohammad Qasaimeh, o principal investigador do projeto e Professor Associado de Engenharia Mecânica e Bioengenharia na NYUAD. "A capacidade de gerar sondas AFM personalizadas com designs 3D inovadores em uma única etapa oferece infinitas oportunidades de pesquisa multidisciplinar."

"Nossos 3DTIPs são capazes de obter imagens AFM de alta resolução e alta velocidade usando modos comuns de AFM e sob ambientes de ar e líquidos", disse o Dr. Ayoub Glia, primeiro autor do estudo e associado de pós-doutorado no AMMLab. "Refinar a ponta dos 3DTIPs por gravação de feixe de íons focado e inclusão de nanotubos de carbono estende substancialmente sua funcionalidade em imagens AFM de alta resolução, atingindo escalas de angstrom".

Os autores do estudo esperam que os recursos multifuncionais dos 3DTIPs possam trazer dicas de AFM de próxima geração para aplicações de AFM de rotina e avançadas e expandir os campos de imagens de AFM de alta velocidade e medições de força biológica. + Explorar mais

Simulando imagens 3D-AFM para sistemas não em equilíbrio