La microscopía de fuerza fluídica ( FluidFM ) es un tipo de microscopía de sonda de barrido y normalmente se utiliza en un microscopio óptico invertido estándar .
La característica única de FluidFM es que introduce canales microscópicos en las sondas AFM . Esos canales pueden tener una apertura de menos de 300 nm, o 500 veces más delgados que un cabello humano . Estas características nanométricas permiten el manejo de volúmenes de líquido a escala de femtolitros (fL), así como manipulaciones controladas por fuerza de objetos submicrónicos. A través de los canales nanofluídicos, se pueden insertar sustancias, por ejemplo, en células individuales o se pueden aislar células de una capa confluente.
Las micropipetas y nanopipetas especiales se utilizan como sondas FluidFM con aberturas entre 300 nm y 8 μm. Un diámetro mayor resulta útil para experimentos de adhesión de células individuales, mientras que un diámetro menor ofrece buenas oportunidades para la nanolitografía y la manipulación de objetos submicrónicos. En comparación con las micropipetas de vidrio tradicionales , las sondas FluidFM son mucho más delicadas con las muestras blandas, como las células. Se pueden controlar con precisión pN y nm, y manipulan volúmenes de forma más precisa y consistente gracias a su proceso de fabricación basado en obleas. FluidFM tiene ventajas únicas para aplicaciones de células individuales y más allá.
Para controlar los volúmenes en el rango fL, FluidFM se basa en el control de presión. Se utiliza sobrepresión o vacío, según la aplicación. Las presiones de funcionamiento típicas están en el rango de unos pocos hPa .
La tecnología FluidFM se utiliza normalmente sobre un microscopio invertido. Además de los experimentos AFM estándar , FluidFM ofrece la posibilidad de realizar otras innumerables aplicaciones, como la inyección y adhesión de células individuales, así como la nanolitografía y la detección por puntos.
La inyección de células individuales es una herramienta importante para las ciencias de la vida, la biología y la medicina. Para realizar experimentos de inyección de células individuales, la sonda perfora la célula y se puede inyectar una sustancia. Con FluidFM, la tasa de éxito es casi del 100 %, a diferencia de otros métodos, porque las sondas son pequeñas, afiladas y sensibles a la fuerza. [1] [2]
Se puede aislar una sola célula a partir de un cultivo celular adherente, incluso confluente , o de una suspensión celular. La célula aislada puede luego analizarse mediante métodos de células individuales establecidos o utilizarse para cultivar una nueva colonia. FluidFM se ha utilizado para aislar células de mamíferos , levaduras y bacterias . [3] [4] [5]
Midiendo la adhesión de células individuales, se puede obtener información importante para diferentes temas de biología y ciencia de los materiales. Con FluidFM es posible aumentar la velocidad con la que se pueden realizar estos experimentos, e incluso evaluar la adhesión de células diseminadas. La célula de interés se une reversiblemente a la sonda aplicando una subpresión. Al elevar la sonda, se puede medir la fuerza de la adhesión con una resolución de pN. [6] [7] [8]
El método para realizar un experimento de adhesión de una sola bacteria es el mismo que para el de una sola célula. Proporciona información sobre cómo las células bacterianas interactúan con su superficie y entre sí. [9]
Los experimentos coloidales brindan la oportunidad de medir las fuerzas de interacción entre partículas coloidales y superficies, así como la elasticidad local de sustratos complejos. La velocidad con la que se pueden realizar estos experimentos es bastante baja porque normalmente los coloides deben pegarse previamente a una sonda AFM. Por el contrario, las sondas coloidales se pueden unir de forma reversible a la sonda FluidFM mediante presión negativa. Por lo tanto, una sonda se puede utilizar para muchos experimentos y muchos coloides. [8] [10]
La nanolitografía es el proceso de grabado, escritura o impresión de estructuras en el rango de nanómetros. Se pueden dispensar pequeñas cantidades de fluidos a través de la punta de una sonda. Con FluidFM, los volúmenes dispensados van desde sub fL hasta muchos pL. FluidFM funciona tanto en aire como en líquido. [11] [12]
El proceso de impresión de puntos y matrices de alta densidad en el rango de nanómetros a micrómetros simples. Es posible imprimir casi cualquier líquido. Las partículas impresas pueden ser, por ejemplo, oligonucleótidos, proteínas, ADN, viriones o clones bacterianos. Los puntos se crean cuando la nanopipeta entra en contacto con la superficie y la sustancia se libera de la sonda con un pulso de presión corto. [12] [13]