p (Phys.org) —Os pesquisadores da JILA desenvolveram um curto, flexível, sonda reutilizável para o microscópio de força atômica (AFM) que permite precisão e estabilidade de ponta em medições de força em picocala. Mais curta, mais suave e mais ágil do que as sondas AFM padrão e recentemente aprimoradas, as pontas JILA irão beneficiar a nanotecnologia e estudos de dobramento e alongamento em biomoléculas como proteínas e DNA. p Uma sonda AFM é um cantilever, em forma de pequeno trampolim com um pequeno ponto de escala atômica na extremidade livre. Para medir forças em escala molecular em um líquido, a sonda liga sua ponta a uma molécula como uma proteína e puxa; a deflexão resultante do cantilever é medida. As forças estão no reino dos piconewtons, ou trilionésimos de newton. Um newton tem quase o peso de uma pequena maçã.

p O novo design da sonda, descrito em ACS Nano, é o terceiro avanço recente do grupo de pesquisa JILA em tecnologia AFM. A JILA é operada em conjunto pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e pela Universidade de Colorado Boulder.

p O grupo melhorou anteriormente a estabilidade da posição AFM usando feixes de laser para detectar o movimento e remover o revestimento de ouro das pontas de sonda longas, ou cantiléveres, para aumentar a estabilidade da força a longo prazo. Contudo, remover o ouro reduz a força do sinal que está sendo medido, e o uso de cantiléveres longos leva a outros problemas de medição, como resposta mais lenta a eventos dinâmicos como o desdobramento de proteínas.

p A modificação mais recente supera esses e outros problemas, melhorando a precisão sem perda de estabilidade, Rapidez, ou sensibilidade. Os pesquisadores da JILA usaram um feixe de íons focalizado para cortar um orifício no centro de um pequeno cantilever comercial e diluir as estruturas de suporte restantes, reduzindo assim a rigidez e o atrito do cantilever perto das superfícies. O resultado é excelente estabilidade de longo prazo e melhor precisão de curto prazo, respectivamente, em medições de força AFM.

p Os pesquisadores da JILA também adicionaram uma tampa de vidro protetora sobre o revestimento de ouro no final do cantilever para reter a refletividade benéfica, e então removeu o ouro restante para ganhar estabilidade de força. O cantilever modificado permite rápido, medições de força precisas e estáveis ​​em uma ampla faixa de frequências de operação.

p "Anteriormente, tivemos que calcular a média do movimento browniano (aleatório) de nosso cantilever favorito por cerca de 60 milissegundos para obter uma medição que tivesse uma precisão de 1 piconewton, "Disse o biofísico Tom Perkins da JILA / NIST." Agora, podemos obter a mesma precisão em 1 milissegundo ou mais. "

p Os pesquisadores da JILA demonstraram benefícios significativos para estudos de molécula única. Por exemplo, o curto, cantilevers macios podem medir rapidamente mudanças abruptas na força quando uma proteína se desdobra. O dobramento de proteínas é necessário para a função biológica adequada e o dobramento incorreto pode levar a doenças como o mal de Alzheimer. Os novos cantiléveres correspondem à resposta de mais rígidos, cantiléveres não modificados, mas com maior estabilidade e precisão. A estabilidade da força é crucial nesta aplicação porque as taxas de dobramento e desdobramento da proteína são exponencialmente sensíveis a pequenas mudanças (menores que 1 piconewton) na carga aplicada. O novo dispositivo também pode rastrear eventos fugazes em nanoescala, incluindo o enovelamento de proteínas, ao longo de centenas de segundos - períodos muito mais longos do que anteriormente possível. O novo design também deve ser aplicável à sondagem rápida das propriedades mecânicas de materiais em nanoescala.

p Significativamente, os novos cantiléveres são robustos o suficiente para serem reutilizados por vários dias. Além disso, Os pesquisadores da JILA dizem que o novo design é simples e barato de fazer, e assim, adequado para uso rotineiro.

p "Surpreendentemente, este projeto foi liderado por um graduado talentoso. Esperamos que outros grupos com alunos igualmente talentosos adotem esses cantilevers. Certamente somos, "Perkins disse.