• Wstęp i przygotowanie próbek
• Uzyskane obrazy
• Zasada działania skaningowej mikroskopii elektronowej
• Ciekawe odsyłacze

Całkiem niedawno, dzięki uprzejmości dr Bogdana Barwińskiego (z Instytutu Fizyki Doświadczalnej Uniwersytetu Wrocławskiego), miałem okazję zobaczyć jak działa mikroskop sił atomowych (AFM), i przy okazji zrobiłem kilka zdjęć.

Poniżej prezentuję zdjęcia mikroskopu AFM (firmy Digital Instruments).

Mikroskop AFM	Mikroskop AFM	Ostrze skanujące (Olimpus) pod binokularem	Przygotowanie ostrza	Przygotowanie próbki do skanowania
Mikroskop gotowy do skanowania, zbliżenie	Skanowanie próbki

A oto wyniki skanowania, poniżej prezentuję zdjęcia wykonane przez dr Bogdana Barwińskiego:

Nanorurki węglowe	Dwuwymiarowy obraz powierzchni płyty CD	Powierzchnia płyty CD	Zarodniki grzyba atakującego muchy	1,6 x większe ujęcie zarodników
Dwuwklęsłe dyski to erytrocyty(czerwone krwinki) - obraz z monitora podłączonego do jednostki przetwarzającej dane z mikroskopu

Badanie cech strukturalnych obiektów biologicznych o wymiarach 10-200nm do niedawna stanowiło jeszcze poważny problem. Struktury o tych wymiarach są na ogół zbyt złożone, aby można je było badać z zastosowaniem promieniowania rentgenowskiego NMR, z drugiej strony są zbyt małe, aby uzyskać ich obraz w mikroskopie optycznym.

Dla tego zakresu mikroskopia elektronowa przez dekady była jedynym narzędziem zdolnym dostarczyć informacji strukturalnych. Pomimo zalet mikroskopii elektronowej, pożądany był rozwój nowych metod, pozwalających analizować struktury w warunkach bardziej przypominających ich otoczenie fizjologiczne.

Krytyczne w tej sytuacji okazało się badanie kompleksów białek z kwasami nukleinowymi. Zastosowanie w 1986 roku elektronowej mikroskopii skaningowej (Bining 1986) pozwoliło otrzymać większą ilość informacji o oddziaływaniu białek z kwasami nukleinowymi.

Mikroskop AFM (ang. Atomic Force Microscopy) jest przedstawicielem klasy mikroskopów o dużej zdolności rozdzielczej, ogólnie nazywanych mikroskopami skaningowymi. W urządzeniach tych nie stosuje się soczewek do wytwarzania obrazów, lecz zamiast nich używa się ostrza, które sonduje powierzchnię próbki. W AFM ostrze jest zamontowane na końcu elastycznego ramienia (rys 1).

W miarę skanowania, siły oddziaływania z próbką powoduje odchylenia ramienia bezpośrednio związane z topografią próbki. Można badać odchylenia rzędu 0,01 nm przez skierowanie wiązki laserowej na ramię i monitorowanie wzmocnionego odchylenia fotodiodą. Mikroskop AFM może działać z ramieniem zanurzonym zarówno w gazie, jak i w cieczy, co pozwala na badanie próbek materiału biologicznego w buforach, czyli w warunkach zbliżonych do fizjologicznych.

AFM znalazła zastosowanie w badaniu zaginania DNA na skutek oddziaływania z białkami (Griffith 1995) analizie relacji stechiometrycznych kompleksów białek z kwasami nukleinowymi (Lobel i Schleif, 1990), badaniu struktury chromatyny (Zlatanova 1994), oddziaływaniu przeciwciał z różnymi formami DNA (Pietrasanta 1994).

AFM używa się również do badania struktury żelu agarozowego, co może pomóc w zrozumieniu mechanizmów leżących u podstaw migracji DNA przez żel.

Rys 1.
Schemat skaningowego mikroskopu elektronowego. Próbkę umieszcza się na podstawie piezoelektrycznej i skanuje ostrzem. W kontaktowym rodzaju pracy topografię powierzchni uzyskuje się bezpośrednio na podstawie odchyleń ramienia, na którym umocowane jest ostrze, wykrywanych dzięki odchyleniu wiązki laserowej w fotodiodzie. Obraz jest otrzymywany przez zmianę napięcia w piezoelektryku na informację w wysokości.

Specjalne podziękowania dla dr Bogdana Barwińskiego, za pokaz i udostępnienie zdjęć próbek.

Źródło:
"Biofizyka kwasów nukleinowych dla Biologów" pod red. Marii Bryszewskiej i Wandy Leyko, Wydawnictwo PWN (str. 90/91).

1. http://users.uj.edu.pl/~ufpostaw/wyklad/Wyklad4_files/frame.htm#slide0163.htm - idealny link dla osób chcących zgłębić tajniki mikroskopii AFM. Polecam (!)
2. http://dept.kent.edu/projects/cell/INDEX.HTM - inne techniki mikroskopowe, galeria zdjęć
3. http://www.ep4-of.ruhr-uni-bochum.de/
4. http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/gallery.html
5. http://www.iap.tuwien.ac.at/www/surface/STM_Gallery/
6. http://www.chembio.uoguelph.ca/educmat/chm729/STMpage/stmtutor.htm
7. http://www.fkp.uni-erlangen.de/methoden/stmtutor/stmpage.html
8. http://micro.magnet.fsu.edu/moviegallery/pondscum.html
9. http://micro.magnet.fsu.edu/micro/gallery.html

Artykuł i zdjęcia nadesłał Tomasz Bąkowski