Rasterkraftmikroskop

Die Rasterkraftmikroskopie (engl. atomic force microscopy; AFM) ist ein Verfahren für die mechanische Abtastung von Oberflächen.

Es können Einzelmoleküle (Proteine, DNA), Membranen, Zellen und Gewebe untersucht werden. Lebende Zellen werden in physiologischen Puffern bei 37°C gemessen. Fixierte Proben können ebenfalls gemessen werden. .

IMAGING Hierbei wird eine feine Nadel mit genau definierter vertikaler Kraft rasterartig über die Oberfläche geführt. Die hieraus resultierenden xyz Daten werden zu einem 3D Bild zusammengeführt. Die laterale und vertikale Auflösung reicht je nach Probe und Meßspitze bis in den subnanometer Bereich (nm = 10-9 Meter). .

KRAFTSPEKTROSKOPIE Neben der Abbildung wird die Rasterkraftmikroskopie zur Applikation und zur Messung von Kräften im Bereich von Pikonewton (pN; 10-12 Newton) verwendet. Dadurch ermöglicht die Rasterkraftmikroskopie die biomechanische Charakterisierung von Matrix, Zellen und Gewebe. .

SINGLE CELL FORCE SPECTROSCOPY (SCFS) Die SCFS ist eine Sonderform der Kraftspektroskopie bei der die Adhäsionskräfte zwischen zwei Zellen oder zwischen Zelle und Matrix quantifiziert werden. .

QUANTITATIVE NANOMECHANISCHE ABBILDUNG Die quantitative nanomechanische Abbildung stellt eine Kombination aus Imaging und Kraftspektroskopie dar. Wie beim Imaging wird eine Meßsonde rasterartig über die Oberfläche geführt, jedoch wird hier die Oberfläche durch die in definierten Positionen durchgeführte Kraftspekroskopie aus den Daten errechnet. Zudem werden biomechanische Parameter (Elastizität, Adhäsion, Deformation, Dissipation) miterfasst. So entstehen aus einem Scan neben dem Oberflächenbild bis zu 7 verschiedene Datensätze. .

DYNAMISCHE MESSUNGEN Die Dynamik von zellulären System wird durch wiederholende Messungen (Imaging, Kraftspektroskopy, SCFS) erfasst und quantifiziert. Da eine Zugabe von Agenzien bzw. Lösungsaustausch während der Messung möglich ist, können gepaarte Experimente durchgeführt werden. .

KORRELATIVE MESSUNGEN Drei AFMs der Technologieplattform sind mit Fluoreszenzmikroskopen kombiniert, sodass gezielt markierte Zellen und Bereiche untersucht werden können (z.B. zytoskeletale Strukturen in Zellen während einer Krafteinwirkung). Folgende Geräte kommen zum Einsatz: >Bioscope Catalyst (Bruker), gekoppelt mit inversem Fluoreszenzmikroskop (Leica) >Nanowizard III (JPK), gekoppelt mit Lichtmikroskop (Zeiss) oder Konfokalmikroskop (Leica) > drei Multimodes (Bruker) >CellHesion 200 (JPK), gekoppelt mit Fluoreszenzmikroskop (Zeiss)