Transductores micromecanizados para mediciones intracelulares
Los AFM convencionales utilizan un voladizo microscópico que interactúa con el material del cual se quiere obtener una imagen. La luz reflejada a partir de esta sonda voladiza se mide detectando el desplazamiento del haz de luz o por interferometría para definir cómo interactúa la sonda con el material. El objetivo del proyecto financiado por la Unión Europea UTMOST (Ultra-stable molecular force spectroscopy with micromachined transducers) fue estudiar las desviaciones térmicas del voladizo producidas por cambios en la temperatura ambiente. Sumado a las vibraciones mecánicas y los cambios en la tensión de superficie, las mismas interfieren en la precisión del AFM. Hasta el momento, la desviación térmica se ha corregido utilizando métodos de correlación y filtrado de Kalman, pero se necesita una estrategia diferente para que la espectroscopia de fuerza de moléculas individuales pueda utilizarse para medir el plegado y desplegado de las proteínas. Estos diagramas de compensación de desviaciones pueden no ser adecuados para caracterizar biomoléculas. En experimentos biomoleculares, las muestras son delicadas y es necesario un control preciso de las fuerzas y de la distancia de la punta hasta la muestra. En vistas de ello, los científicos de UTMOST propusieron un nuevo método que compensa las desviaciones térmicas porque reduce o incluso elimina la cantidad añadida de fuerza ejercida sobre la sonda voladiza. Los científicos desarrollaron transductores micromecánicos que cancelan las desviaciones térmicas cuando se utilizan con microvoladizos. Estos transductores incluyen una microplataforma anclada a su sustrato por bimaterial y patas de aislamiento que se diseñaron con el fin de coincidir termomecánicamente con las sondas voladizas. Las patas de bimaterial son de dos materiales diferentes con valores de coeficiente de expansión térmica diferentes. Es por esta diferencia que las desviaciones térmicas pueden producir la deflexión de las patas y así la distancia entre la punta y el transductor es constante, de forma tal que la fuerza aplicada en las biomoléculas es siempre la misma. Por otro lado, las patas de aislamiento optimizan la tasa de transferencia de calor. Además, determinan la rigidez de los transductores con el fin de garantizar que cualquier deflexión de la microplataforma se deba a fluctuaciones térmicas y no a interacciones biomoleculares. En el nuevo método, el desplazamiento de los transductores se mide por medios ópticos simultáneamente con los voladizos para controlar con precisión la fuerza sobre las biomoléculas. Los cambios en la temperatura ambiente se compensan rápidamente, lo que permite realizar mediciones prolongadas. El dispositivo y método obtenido gracias al proyecto UTMOST tienen gran interés comercial. Se otorgó en agosto de 2012 una patente de los Estados Unidos. Además, la investigación realizada de los métodos AFM dio lugar a una solicitud de patente en Turquía.
Palabras clave
Transductores micromecanizados, biomolecular, microscopios de fuerza atómica, voladizo, desviaciones térmicas
