p Pescadores experientes sabem que águas agitadas dificultam a pesca, então eles tentam não balançar o barco. Graças a uma nova técnica de microscopia, pesquisadores de biologia celular podem seguir o mesmo conselho. p Pesquisadores da Universidade de Illinois desenvolveram um método que chamam de "trolling AFM, "o que lhes permite estudar amostras biológicas moles em líquido com alta resolução e alta qualidade. Liderado pelo professor de ciência mecânica e engenharia Min-Feng Yu, o grupo publicou suas descobertas no jornal Nanotecnologia .

p "Desenvolvemos um método altamente sensível para imagens de alta resolução de amostras biológicas moles, como células vivas, em sua condição fisiológica, "disse Majid Minary, recém-formado do grupo de Yu e primeiro autor do artigo. Minary agora é professor da University of Texas-Dallas. "Melhoramos o fator de qualidade dos métodos de imagem de microscopia de força atômica comuns em duas ordens de magnitude, "Minary disse.

p O microscópio de força atômica amplamente utilizado fornece imagens de estruturas minúsculas com alta resolução em escala atômica. O AFM tem uma ponta de prova afiada no final de um braço, chamado de cantilever. A ponta da sonda roça a superfície de uma amostra para medir mecânica, propriedades elétricas ou químicas.

p Quando os cientistas querem estudar células, tecido ou outros materiais biológicos vivos, as amostras devem ser submersas em um líquido para mantê-las vivas. Isso apresenta dificuldades para a microscopia de força atômica, porque o cantilever também deve ser submerso.

p As células e os tecidos são tão macios que, se a sonda de AFM fosse simplesmente arrastada pela superfície, isso danificaria ou deslocaria a amostra em vez de lê-la. Portanto, os cientistas têm que operar o AFM no modo de oscilação - com a sonda batendo suavemente ao longo da amostra e detectando resistência.

p Mas a oscilação no líquido traz uma onda de complicações em seu rastro.

p Oscilando uma estrutura relativamente grande, como um cantilever AFM, através do líquido também faz com que o líquido suba e desça com a oscilação, como ondas em uma piscina de maré, causando ainda mais arrasto.

p "Há uma grande quantidade de resistência hidrodinâmica associada à operação de um cantilever tão grande, em comparação com a resolução que você está tentando abordar, "disse Yu, "por isso causa muitos distúrbios, registrado como ruído, que sobrecarrega todos os dados reais que você está tentando obter da amostra. "

p O alto nível de ruído exige que a ponta de prova toque com mais força para encontrar um sinal. Isso significa que a ponta deforma uma célula conforme a sonda pressiona, e apenas grande, elementos estruturais rígidos, como o núcleo, são visíveis, tornando o AFM incapaz de resolver a estrutura da membrana, propriedades e contornos com alta resolução.

p O grupo de Yu desenvolveu uma solução para o problema, permitindo que o cantilever oscilar no ar acima do líquido enquanto a amostra ainda estava submersa. Eles anexaram um fino, nanoneedle longa - uma estrutura que o grupo desenvolveu anteriormente - ao final da sonda, efetivamente estendendo a ponta.

p “Chamamos isso de 'modo de pesca' AFM, como na pesca onde uma parte da linha de pesca está imersa na água e a outra parte acima, "Yu disse.

p Enquanto AFM de tecidos moles com uma sonda submersa é como tentar acertar um peixe com um grande remo em uma piscina de ondas, o novo arranjo é como pescar uma linha de pesca em um lago calmo. A nanagulha desloca muito pouco do líquido e causa muito pouco arrasto, ainda é muito responsivo, de modo que o cantilever pode oscilar muito suavemente com amplitude muito pequena.

p "Depois de remover o ruído, todas as informações que você obtém são da amostra, em vez da interação entre a ponta e o líquido, "Yu disse.

p Usando trolling AFM, o grupo ganhou imagens topográficas de alta resolução de células humanas.

p “Podemos bater com uma força tão pequena que podemos revelar os contornos regionais da membrana, "disse Ning Wang, professor de ciência mecânica e engenharia e co-autor do artigo. "Não apenas isso, mais importante, obtemos o mapa viscoelástico. Colocamos um pouco de força nisso, e veja como é viscoelástico. "

p Graças à perturbação mínima, O AFM de pesca também pode operar em alta frequência, o que poderia permitir aos pesquisadores estudar a dinâmica das estruturas celulares que antes não eram detectáveis.

p Próximo, os pesquisadores desejam expandir a utilidade deste instrumento com capacidade adicional de medição dinâmica. A equipe também trabalhará com biólogos para identificar problemas relacionados à membrana celular e refinar AFM de trollagem para resolver estruturas na membrana.