La microscopía de fuerza fluídica ( FluidFM ) es un tipo de microscopía de sonda de barrido y normalmente se utiliza en un microscopio de luz invertida 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 en la 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 aislar células a partir de una capa confluente.
Como sondas FluidFM se utilizan micropipetas y nanopipetas especiales con aberturas entre 300 nm y 8 μm. Un diámetro mayor es útil para experimentos de adhesión de células individuales, mientras que un diámetro más pequeño brinda buenas oportunidades para la nanolitografía y el manejo de objetos submicrónicos. En comparación con las micropipetas de vidrio tradicionales, las sondas FluidFM son mucho más respetuosas con las muestras blandas, como las células. Se pueden controlar con precisión de pN y nm, y manejar volúmenes de manera más precisa y consistente debido a su proceso de fabricación basado en obleas. FluidFM tiene ventajas únicas para aplicaciones de celda única y más.
Para controlar 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 encima de un microscopio invertido. Además de los experimentos AFM estándar , FluidFM ofrece la posibilidad de realizar muchas otras aplicaciones, como inyección y adhesión de células individuales, así como nanolitografía y manchado.
La inyección unicelular es una herramienta importante para las ciencias biológicas, la biología y la medicina. Para realizar experimentos de inyección unicelular, 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 unicelulares establecidos o usarse para hacer crecer 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 materiales. Con FluidFM es posible aumentar la velocidad a la que se pueden realizar estos experimentos, e incluso evaluar la adhesión de células diseminadas. La celda de interés se une reversiblemente a la sonda aplicando una depresión. Levantando la sonda, se puede medir la fuerza de adhesión con resolución pN. [6] [7] [8]
El método para realizar un experimento de adhesión de bacterias individuales es el mismo que para células individuales. 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 a la que se pueden realizar estos experimentos es bastante baja porque normalmente los coloides deben estar pegados previamente a una sonda AFM. Por el contrario, las sondas coloides se pueden unir de forma reversible mediante depresión a la sonda FluidFM. Por lo tanto, una sonda se puede utilizar para muchos experimentos y muchos coloides. [8] [10]
La nanolitografía es el proceso de grabar, escribir o imprimir estructuras en el rango de nanómetros. Se pueden dispensar pequeñas cantidades de líquido mediante la punta de una sonda. Con FluidFM los volúmenes dispensados de subfL a muchos pL. FluidFM opera tanto en aire como en líquido. [11] [12]
El manchado es el proceso de imprimir puntos y matrices de alta densidad en el rango de nanómetros a un solo micrómetro. 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 hace contacto con la superficie y la sustancia se libera de la sonda con un breve pulso de presión. [12] [13]