La microscopía de fuerza atómica de alta velocidad (HS-AFM) es una técnica de imágenes que se puede utilizar para visualizar procesos biológicos, por ejemplo, la actividad de las proteínas. Hoy en día, Las velocidades de cuadro típicas de HS-AFM son tan altas como 12 cuadros por segundo. Para mejorar las capacidades del método, para que pueda aplicarse a una gama cada vez mayor de muestras biológicas, se necesitan mejores velocidades de video, aunque. Es más, Los tiempos de grabación más rápidos implican una menor interacción entre la muestra y la sonda (una punta que escanea la superficie de la muestra), lo que hace que el procedimiento de obtención de imágenes sea menos invasivo. Ahora, Shingo Fukuda y Toshio Ando del Nano Life Science Institute (WPI-NanoLSI), La Universidad de Kanazawa ha desarrollado un enfoque HS-AFM alternativo para aumentar la velocidad de fotogramas hasta 30 fotogramas por segundo.

Una imagen AFM se genera moviendo lateralmente una punta justo por encima de la superficie de una muestra. Durante este movimiento de exploración xy, La posición de la punta en la dirección perpendicular al plano xy (la coordenada z) seguirá el perfil de altura de la muestra. La variación de la coordenada z de la punta produce un mapa de altura:la imagen de la muestra.

Fukuda y Ando trabajaron en HS-AFM en el llamado modo de modulación de amplitud. A continuación, se hace que la punta oscile con una amplitud establecida. Mientras escanea una superficie, la amplitud de oscilación cambiará debido a variaciones de altura en la estructura de la muestra. Para volver a la amplitud original, Es necesario realizar una corrección en la distancia punta-muestra. El tamaño que debe tener la corrección está relacionado con la topología de la superficie de la muestra, y está dictado por el llamado error de control de retroalimentación de la configuración. Los científicos notaron que el error de control de retroalimentación es diferente cuando la punta se mueve en direcciones opuestas, llamado rastreo y rastreo. Esta diferencia se debe, en última instancia, a las diferentes fuerzas físicas en juego cuando se 'tira' (trazar) de la punta y cuando se 'empuja' (retroceder).

Según sus conocimientos sobre la física de los procesos de rastreo y rastreo, Fukuda y Ando desarrollaron un régimen de imágenes que evita el retroceso. Esto debe tenerse en cuenta de forma adecuada en el algoritmo de control. Los investigadores probaron su modo de obtención de imágenes de trazas únicas en muestras de filamentos de actina. (La actina es una proteína muy común en las células). Las imágenes no solo fueron más rápidas, pero también menos invasivo:los filamentos se rompen con mucha menos frecuencia. También registraron procesos de polimerización (a través de interacciones proteína-proteína); de nuevo, Se descubrió que el método era más rápido y menos perturbador en comparación con la operación de rastreo y retroceso estándar de AFM.

Los científicos confían en que su "método simple y altamente efectivo pronto se instalará en los sistemas HS-AFM existentes y futuros, y mejorará una amplia gama de estudios de imágenes de HS-AFM en biofísica y otros campos ".