Atomic

ATOMAR KRAFTMIKROSKOPI

- EN TEKNISK FORKLARING

 

Atomar kraft mikroskopi er en velegnet metode til at undersøge en prøves overfladestruktur med. Der anvendes en meget tynd nåleformet spids der sidder forenden af en kantilever, som anvendes til at undersøge prøvens overfladekontur med, ligesom en pick-up på en pladespiller. En laserstråle bliver fokuseret ned på spidsen af kantileveren, som reflekteres op på en fotodiode. Når kantileveren skannes fra side til side henover prøvens overflade bliver den henholdsvis bøjet opad og nedad alt efter overflades struktur. Denne bevægelse af kantilveren resulterer i at den reflekterede laserstråle på fotodioden også afbøjes tilsvarende. Afbøjningen af laserstrålens position på fotodioden svarer derfor til højdeforskydningen af kantileveren på prøveoverfladen. Ved at skanne kantileveren frem og tilbage hen over prøven frembringes der derved et niveaukort over, hvordan prøven ser ud.

Skematisk illustration der viser, hvorledes en kantilever skanner hen over en prøves overflade.

Morphologi

Et atomart kraft mikroskop har en meget høj opløsningsevne, hvilket gør den til et vigtigt redskab til at undersøge mikro- og nanostrukturer på overflader med. Krumningen af kantilevernålen er i størrelsesordenen af nanometer, og det er denne krumning, der definerer opløsningsevnen af det atomare kraft mikroskop. Jo skarpere nålen er for enden af kantileveren, desto højere opløsningsevne kan der opnås – derudover ligger den vertikale opløsningsevne normalt under 0,1 nm.

 

Billedet man for ud af et AFM skan afhænger meget af hvordan AFM tippen ser prøven. Til venstre ses den rigtige prøves udseende, og til højre ses hvorledes et AFM skan vil se ud.

Når man anvender atomar kraft mikroskopi, kan man anvende to forskellige skanningsmetoder. I ”contact mode” holdes kantileveren i konstant kontakt med prøvens overflade ved, at man opretholder en konstant kraft mellem kantileveren og prøvens overflade. Dette er en hyppigt anvendt skanningsmetode specielt velegnet til hårde overflader. Den anden skanningsmetode kaldes for ”tapping mode”, og denne metode anvender en piezokrystal til at få kantileveren til at oscillere op og ned (normalt 100-200 nm) på prøven, samtidig med den skanner henover prøven. Oscillationsfrekvensen kan finjusteres ved at ændre spændingen hen over piezokrystallen, dog anvendes der typisk en frekvens mellem 50-500 MHz. ”Tapping mode” er en meget skånsom metode i forhold til ”contact mode” samtidig med, at den har en meget høj opløsningsevne. Selv bløde overflader som understøttede membraner kan visualiseres uden at ødelægge dem.

Ud over at kunne bruges til at visualisere små overflader med, kan det atomare kraft mikroskop også anvendes til at måle små kræfter med ned til størrelsesorden piconewton, hvilket er titusinde gange mindre end en kovalent binding. Denne egenskab ved det atomare kraft mikroskop muliggør undersøgelser af bindinger mellem makromolekyler såsom proteiner, DNA strenge eller mellem receptorer og deres tilsvarende ligander på celleoverflader. For at foretage en sådan måling kræves det, at det ønskede biomolekyle er fikseret på en overflade.

Kantilevernålen skal dernæst overfladebehandles med et biomolekyle/ligand der er i stand til at binde til det fikserede biomolekyle. Den overfladebehandlede kantilever bringes dernæst i kontakt med molekylerne på overfladen, således bindinger opstår mellem liganderne og biomolekylerne. Ved derefter at trække kantileveren skånsomt tilbage fra overfladen, bliver en kraftprofil målt. Når der kommer et markant flad i den målte kraft, er bindingen mellem liganden og biomolekylet brudt, og den målte kraft svarer til bindingskraften mellem de to molekyler.

Memphys, Center for biomembranfysik, Syddansk Universitet Campusvej 55 DK-5230 Odense M

Copyright @ All Rights Reserved