Un equipo de investigadores del Laboratorio de microfluidos y microdispositivos avanzados (AMMLab) de la NYU Abu Dhabi ha desarrollado un nuevo tipo de sondas de microscopía de fuerza atómica (AFM) en formas tridimensionales reales que llaman 3DTIP. La tecnología AFM permite a los científicos observar, medir y manipular muestras y entidades a micro y nanoescala con una precisión sin precedentes. Los nuevos 3DTIP, que se fabrican mediante un proceso de impresión 3D de un solo paso, se pueden utilizar para una variedad más amplia de aplicaciones, y posibles observaciones y descubrimientos, que las sondas estándar basadas en silicio más limitadas que se consideran de última generación. el arte en nuestro tiempo actual.

La microscopía de fuerza atómica (AFM) es una técnica para caracterizar muestras escaneando una sonda física a través de superficies, produciendo resoluciones impresionantes 1000 veces más altas que las que puede lograr la microscopía óptica. AFM es un instrumento fundamental en muchas disciplinas, incluidas las ciencias biomédicas, con aplicaciones que van desde la caracterización de bacterias viables y células de mamíferos, el análisis de moléculas de ADN, el estudio de proteínas en tiempo real y la obtención de imágenes de moléculas hasta una resolución subatómica.

La sonda AFM, que comprende una pequeña viga en voladizo con una punta en miniatura en su extremo, es el núcleo de la tecnología. Detecta y siente superficies de muestra a través de fuerzas de atracción y repulsión, de la misma manera que usamos las yemas de los dedos, pero con una resolución hasta el nivel atómico. Las sondas AFM comerciales están hechas de silicio, utilizando procesos de fabricación de semiconductores convencionales, típicos en la industria de la microelectrónica, que están limitados por diseños 2D y largos pasos de producción. Estas sondas de última generación actuales son rígidas, quebradizas y solo están disponibles en ciertas formas. No son ideales para sondear materia blanda, como células de mamíferos.

En el artículo publicado en la revista Advanced Science , los investigadores presentan su tecnología patentada para producir sondas AFM de próxima generación basadas en la impresión 3D de polimerización de dos fotones. Los 3DTIP resultantes son más blandos que sus homólogos basados ​​en silicio, lo que los hace más adecuados para aplicaciones AFM que implican interacciones más suaves con células, proteínas y moléculas de ADN. Es importante destacar que las propiedades del material de los 3DTIP hacen posible lograr escaneos que son más de 100 veces más rápidos que las sondas de silicio normales de dimensiones similares. Por lo tanto, los 3DTIP podrían abrir la puerta para adquirir videos que capturen bioactividades de proteínas, ADN e incluso moléculas más pequeñas en tiempo real.

"Hemos desarrollado una tecnología novedosa para sondas AFM de próxima generación con nuevos materiales, diseños y procesos de producción mejorados, formas novedosas en 3D y creación de prototipos personalizados para un ciclo de producción continuo para sondas AFM centradas en aplicaciones", dijo Mohammad Qasaimeh, director investigador del proyecto y Profesor Asociado de Ingeniería Mecánica y Bioingeniería en NYUAD. "La capacidad de generar sondas AFM personalizadas con diseños 3D innovadores en un solo paso brinda infinitas oportunidades de investigación multidisciplinaria".

"Nuestros 3DTIP son capaces de obtener imágenes AFM de alta resolución y alta velocidad utilizando modos AFM comunes y en entornos de aire y líquido", dijo el Dr. Ayoub Glia, primer autor del estudio y asociado postdoctoral en AMMLab. "Refinar el extremo de la punta de los 3DTIP mediante el grabado con haz de iones enfocado y la inclusión de nanotubos de carbono amplía sustancialmente su funcionalidad en imágenes AFM de alta resolución, alcanzando escalas de angstrom".

Los autores del estudio esperan que las capacidades multifuncionales de los 3DTIP puedan llevar puntas AFM de próxima generación a aplicaciones AFM avanzadas y de rutina y expandir los campos de imágenes AFM de alta velocidad y mediciones de fuerza biológica. + Explora más

Simulación de imágenes 3D-AFM para sistemas que no están en equilibrio