AFM de materiales biológicos

El AFM es probablemente la menos invasiva de las técnicas de observación disponibles en nanotecnología. Concretamente, es capaz de recorrer el perfil topográfico de una muestra con gran precisión y aplicando fuerzas suficientemente pequeñas como para no dañar los materiales biológicos. La caracterización del comportamiento de biomoléculas individuales por AFM proporciona gran cantidad de datos sobre los mecanismos que guían las actividades de la vida, contribuyendo de forma relevante a la biología celular y molecular.

La posibilidad de escanear en medios acuosos y de realizar espectroscopía fuerza-distancia, nos permite, a nivel de molécula individual, abordar el análisis de mecanismos enzimáticos, vías de reconocimiento molecular, procesos reguladores y fuerzas que gobiernan los biosistemas mediante AFM en solución tampón. Con frecuencia hacemos uso de la identificación de receptores en sustratos y en membranas celulares y bacterianas utilizando puntas funcionalizadas con ligandos afines.

Imágenes AFM de moléculas individuales de enzima humana GalNAc-T3 que muestran diferentes conformaciones tras la unión de ligandos y la catálisis en condiciones casi-fisiológicas, desvelando así el mecanismo catalítico de esta enzima de dos dominios.

Otra línea principal de investigación persigue el estudio de modelos de membranas celulares incorporando fosfolípidos, colesterol, glicoesfingolípidos, proteínas, etc. en entornos controlados disponibles en las instalaciones de AFM. Estas membranas se preparan utilizando las metodologías de Langmuir-Blodgett y Langmuir-Schaefer, para estudiar su morfología y propiedades nanomecánicas en aire o medios líquidos. La interacción de estos modelos de membranas celulares con nanopartículas, fármacos o xenobióticos es también un campo de interés en los laboratorios LMA.

La aplicación de un campo magnético alterno a una membrana celular simulada sobre la que se han localizado nanopartículas magnéticas induce un calentamiento local que permite una fluidización de la membrana y una posterior penetración de las nanopartículas a través de ella.