Una novedosa tecnología mejorará la estabilidad de los microscopios de fuerza atómica

Cristina G. Pedraz/DICYT La mecano-biología es una nueva rama de conocimiento con importantes implicaciones en biomedicina. Surge de recientes descubrimientos “que muestran que las fuerzas mecánicas juegan un papel muy importante en la forma y función de las proteínas, células vivas o tejidos, afectando a su actividad bilógica en todas las escalas y niveles”, explica el licenciado en Física por la Universidad de Valladolid David Martínez Martín, quien actualmente trabaja en la Universidad Federal Politécnica de Zurich.

Asimismo, añade, señales mecánicas guían el proceso de diferenciación de las células madre, el crecimiento de tejidos o nos permiten distinguir células sanas de tumorales. Sin embargo, en contraste con el ingente conocimiento sobre bioquímica o biología molecular que existe en la actualidad, “muchos de los procesos mecano-biológicos están aún por descubrir, es decir, todavía desconocemos cómo afectan las fuerzas mecánicas a los sistemas biológicos”.

Con el fin último de avanzar en este nuevo campo de conocimiento, el investigador ha trabajado en el desarrollo de una nueva tecnología basada en la microscopía de fuerza atómica capaz de obtener imágenes de alta de resolución de moléculas individuales y al mismo tiempo adquirir su mapa de flexibilidad, todo ello en condiciones fisiológicas. “Se requieren nuevas técnicas instrumentales para poder avanzar en esta incipiente disciplina”, apunta en declaraciones a DiCYT Martínez Martín, quien comenzó a investigar experimentalmente en microscopios de fuerza atómica en el año 2005, en la Universidad de Columbia (Nueva York).

Durante este desarrollo, observó que existía una importante limitación en los microscopios de fuerza atómica, “pues presentaban severas inestabilidades en condiciones fisiológicas que dificultaban enormemente esta aplicación”, por lo que concluyó que sería muy importante desarrollar un nuevo sistema de control para este tipo de microscopios. “Convencí a mi director de tesis, Julio Gómez, y otra científica, Miriam Jaafar, de que la idea podría ser muy útil para que me ayudaran a demostrarlo a la comunidad científica con más experimentos. Finalmente la Universidad Autónoma de Madrid también confió en mi proyecto y decidió poner los recursos necesarios para proteger esta tecnología mediante patente”, recuerda.

Tecnología DAM

La nueva tecnología, conocida por sus siglas en inglés como DAM (Drive Amplitude Modulation), empezó a desarrollarse entonces, en 2009. “Gracias a ella es muy fácil y posible trabajar en medio líquido, el cual es muy importante para los sistemas biológicos, de manera no invasiva y con ultra alta resolución llegando incluso a alcanzar verdadera resolución atómica”.

Además, subraya, esta tecnología “permite controlar los microscopios de fuerza atómica en otras muchas condiciones como el vacío o las condiciones ambientales, por lo que las aplicaciones son enormes”. Otra ventaja adicional es que este sistema de control “puede ser fácilmente gestionado por un ordenador por lo que no requiere un usuario muy experto para su utilización”.

Próxima generación de microscopios de fuerza atómica

La tecnología DAM será comercializada a nivel internacional por la empresa alemana JPK Instruments, una de las más importantes en fabricación de instrumentos para nanotecnología, según la información de la Universidad de Valladolid. Este método abre nuevas vías para la próxima generación de técnicas basadas en la Microscopía de Fuerzas Atómica. Los microscopios de fuerza atómica (AFM) adquieren gran relevancia en nanotecnología, ya que permiten el estudio y la manipulación de una gran variedad de sistemas que van desde los átomos individuales a células vivas o tejidos. DAM es un método de control novedoso, muy estable y fácil de usar y permite obtener imágenes de microscopía de fuerzas atómicas en condiciones muy variadas, que van desde alto vacío a líquidos, incluyendo por supuesto condiciones ambientales. Esto hace que tengan un amplio abanico de aplicaciones no sólo en el campo de la física de materiales sino también en biología, química, biomedicina, etc.   Actualmente, el joven oriundo de la localidad de Aranda de Duero (Burgos) es investigador científico en la Universidad Federal Politécnica de Zurich (ETH Zurich, Suiza) y pertenece al programa de excelencia científica internacional de la organización europea de biología molecular (EMBO). Fue doctor en Física por la Universidad Autónoma de Madrid (2011), en donde también ha impartido clase en la licenciatura y el grado en Matemáticas. Posee formación académica en las universidades Americanas de Columbia y Berkeley y también en la Universidad de Regensburg (Alemania). Cuenta con importantes éxitos en investigación y ha sido distinguido por la Real Academia de Doctores con el Premio de Investigación en la categoría de Ciencias Experimentales y Tecnológicas (2012).