Desarrollos y aplicaciones de la microscopía de fuerzas para el estudio de proteínas y células cancerosas
Author
Rodríguez Ramos, JorgeAdvisor
García García, Ricardo
Entity
UAM. Departamento de Física de la Materia Condensada; CSIC. Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM)Date
2013-10-11Subjects
Microscopía - Tesis doctorales; Nanotecnología - Tesis doctorales; Proteínas - Tesis doctorales; FísicaNote
Tesis doctoral inédita. Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Física de la Materia Condensada. Fecha de lectura: 11-10-2013
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Abstract
El tema central de la tesis es la microscopía de fuerza aplicada al estudio de
sistemas biológicos. Esta es una técnica de los 80 del pasado siglo, que se ha ido
abriendo paso junto a técnicas más establecidas como la microscopía electrónica
o la difracción de rayos X para el estudio de la materia a escala nanométrica.
La microscopía de fuerza ha contribuido grandemente al desarrollo de las nanociencias
y la nanotecnología. La proliferación de modos de operación y campos
de aplicación crece cada día. Los investigadores han dedicado grandes esfuerzos
a la comprensión del proceso de interacción de la sonda, una punta muy
afilada, con la muestra. A medio camino entre la física cuántica y el micromundo,
entender el nanomundo requiere enfoques multidisciplinarios. La posibilidad de
observar moléculas aisladas o estudiar las propiedades de células vivas despiertan
gran interés, entre otros campos, para las investigaciones médicas.
La tesis está dividida en dos partes. La primera parte (capítulos del 1 al 4) está
enfocada a la microscopía de fuerza modulada en amplitud, aplicada al estudio
de proteínas aisladas en aire y a la operación en medio líquido. La segunda parte
(capítulo 5), al estudio de las propiedades mecánicas de células cancerosas y
no-malignas.
El capítulo 1 sienta las bases del funcionamiento del microscopio de fuerza.
Se introducen los modos de operación que se utilizarán y las estrategias de calibración
del equipo.
En el capítulo 2 se discuten los aspectos fundamentales para tomar imágenes
de alta resolución de moléculas aisladas en aire: cómo evitar la degradación de la
punta, qué régimen de oscilación utilizar, humedad relativa, amplitud y frecuencia
de trabajo entre otros. Como ejemplo, se muestran imágenes de alta resolución
de anticuerpos IgG.
En el capítulo 3 se estudia el mecanismo de acción de un anticuerpo antitumoral
tipo IgG y su blanco, una glicoproteína de estructura y tamaño similares. Como soporte, se introducen conceptos de cinética química y se emplean técnicas de
bioquímica para abordar el problema con un enfoque integral.
El capítulo 4 aborda la física de la interacción de la palanca con la muestra.
Se discuten la relación entre la amplitud y la fase de la palanca (observables
clásicos en la microscopía de fuerza modulada en amplitud) con la generación de
armónicos superiores y cómo todo esto se relaciona con la energía disipada en
medio líquido.
Finalmente, el capítulo 5 aborda el estudio de células por microscopía de fuerza
desde dos puntos de vista. El primero es la visualización combinada por microscopía
de fuerza y de fluorescencia de células fijadas. El segundo, la caracterización
de las propiedades elásticas de las células vivas mediante espectroscopía
de fuerzas. Se comparan 4 líneas celulares de origen epitelial, 3 malignas y una
no-maligna.
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