Mirada nanométrica a la célula en su medio habitual

Una nueva técnica, fabricada por un equipo de investigadores del CSIC, mejora la capacidad de los microscopios de fuerzas atómicas o AFM.

Sonia Moreno | soniamb@diariomedico.com | 25/03/2013 00:00

Lidia Martínez, Manuel Ruano, Yves Huttel y Elisa Román, del Instituto de Ciencias de Materiales (CSIC). (Lenda)

El microscopio de fuerzas atómicas (AFM) es por el momento la única herramienta capaz de mostrar una célula viva en su entorno natural y con resolución nanométrica. Este tipo de microscopio puede poner ante los ojos del investigador la morfología y las propiedades físicas y químicas de las células -desde las más grandes, con cien micras de tamaño, hasta las más pequeñas, como los aminoácidos, de un nanómetro-, además de virus y anticuerpos, entre diversas muestras orgánicas. Por ello, la presencia de la microscopia AFM crece en el ámbito biomédico.

Limitaciones y ventajas
Sobre las peculiaridades de los microscopios AFM, Yves Huttel, investigador del Grupo LAM (siglas de Low-dimensional Advanced Materials) del Instituto de Ciencias de Materiales del CSIC, en Madrid, comenta que "hay otras herramientas que permiten altas resoluciones, pero cada una tiene sus limitaciones. Por ejemplo, la microscopia de transmisión electrónica (TEM), muy utilizada en estudios biológicos, no puede emplearse con muestras muy gruesas, pues se basa en un haz de electrones que las atraviesa, a diferencia del AFM, que rastrea la superficie de los objetos. Otro tipo de microscopia de efecto túnel (STM), precursora del AFM, sólo puede estudiar muestras conductoras o semiconductoras; en cambio el AFM sí es capaz de trabajar en materiales aislantes y en medios líquidos".

Huttel es el responsable de un desarrollo que acaba de patentar el CSIC y que aumenta el potencial de estos microscopios; en concreto, mejora las puntas con las que se escanean la superficie de las muestras. Esos finísimos "alfileres" de silicio, de apenas dos nanómetros de diámetro, determinan la resolución microscópica. Cuanto más finas son las puntas, mejores imágenes obtienen. Huttel y sus colaboradores han fabricado una estructura de nanopartículas de oro de alta pureza para recubrir esas puntas; así mejoran su duración -"hemos probado que duran hasta cinco veces más"-, aumentan su reproducibilidad y todo ello sin incrementar el tamaño. "Existen puntas que se recubren con una capa de oro o con otros materiales, pero el recubrimiento eleva el tamaño final de las puntas y, por tanto, disminuye la resolución. Nosotros, además de aumentar la resolución, aportamos las propiedades de un material como el oro, que permite medidas de topografía y eléctricas con alta resolución".

Emprendedores
La tecnología para la producción de puntas AFM, desarrollada por Huttel junto con las científicas Lidia Martínez y Elisa Román, ha dado lugar a la creación de la spin-off Next-Tip, cuyos promotores son los propios investigadores y la empresa Beable, especializada en transferencia y creación de empresas de base tecnológica (EBT). Actualmente Next-Tip es la licenciataria en exclusiva de esta tecnología (www.next-tip.com).

Huttel destaca la resistencia al desgaste de las puntas recubiertas de nanopartículas, denominadas NT-KP, que pueden realizar medidas en entornos extremos, como bajas temperaturas, ultra alto vacío y en test de calidad en cadenas de producción. Precisamente, una de las aplicaciones de la microscopia AFM se encuentra en el ámbito industrial, donde se usa para probar la calidad de nano-objetos como los microchips.

Otra de las ventajas de esta tecnología es que resulta más económica que el proceso convencional de afilado de las puntas. En realidad, las puntas AFM sólo tienen de nimio el grosor, porque su peso crece por momentos en el mercado: en 2012, movieron 78 millones de dólares y se estima un crecimiento interanual entre 2010 y 2015 del 17 por ciento; y ello sin incluir a los microscopios.

En un mundo donde se impone el tamaño nano, cada vez hay más demanda; el ámbito biomédico es un buen ejemplo de ello. Lidia Martínez recuerda que en los últimos diez años se está empezando a utilizar el AFM como herramienta habitual en la investigación de sistemas biomédicos, y aún más recientemente, "el empleo de modos multifrecuencia en AFM está revolucionando los estudios de este tipo de sistemas. Se trata de una técnica emergente en torno a la cual empiezan a unirse físicos, médicos, químicos y biólogos; en definitiva, equipos científicos multidisciplinares que aúnan conocimientos complementarios para mejorar nuestra calidad de vida".

Una sonda microscópica que suministra fármacos

Sin salir del mundo de lo mínimo, otro equipo multidisciplinar del CSIC, el Centro de Investigaciones Tecnológicas Ikerlan y el Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón de la Universidad de Zaragoza, ha desarrollado una sonda microscópica capaz de registrar la actividad neuronal y aplicar al mismo tiempo fármacos en el cerebro. El nuevo dispositivo, flexible y biocompatible, está fabricado sobre un polímero, lo que permite interactuar a escalas microscópicas.

Microscopios cada vez más potentes facilitan la labor del investigador biomédico

Piconewtons
El microscopio AFM detecta fuerzas del orden de piconewtons, la trillonésima parte de un newton, lo que permite ver a nivel nanométrico células, virus, anticuerpos.
Biomedicina
En el ámbito biomédico, los microscopios AFM, a diferencia de otros tipos, ofrecen la ventaja de poder trabajar en medios líquidos
Funcional
Las puntas NT-KP pueden ser 'funcionalizadas'; por ejemplo,
usarlas como un sensor local que detecte la presencia de una molécula en la superficie que se quiera observar
En alza
Sólo el mercado de las puntas AFM movió en 2012 cerca de 78 millones de dólares; sin tener en cuenta a los microscopios que van detrás
Multifrecuencia
El uso de modos multifrecuencia en AFM ha irrumpido últimamente en la investigación biomédica, transformándola

Más sobre La noticia del día

Cuidar al cuidador para ayudar a mejorar la salud del paciente

por Laura Benito | laura.benito@unidadeditorial.es
Vivir el cuidado del paciente crónico como un deber. Ésta es la norma no escrita de miles de familiares que dedican su día a día a cuidar a sus enfermos crónicos. En función de cómo varía la situación clínica de quien tienen a su cargo, su estado de salud puede verse mermado.
La cobertura vacunal de la gripe mantiene una tendencia a la baja

por S. Moreno