O mi ros ópio de força at mi a, tem se tornado uma ferramenta de grande im-
portân ia em iên ias da vida, espe ialmente no que diz respeito à investigação de
estruturas elulares om alta resolução [30℄. Tais estudos morfológi os em es alas
nanométri as, os quais eram impossíveis por meio da mi ros opia óti a devido à sua
limitada resolução já dis utida neste apítulo, agora são fa tíveis via AFM. As apli-
[31, 32, 33℄. Umavez quea apa idade de aumentoal ançado pelo AFMpode hegar
a 1.000.000.000 de vezes , molé ulasde granderelevân ia biológi a eas interações que
o orrem entre elas, podem ser observadas. Tal habilidade olo ou o AFM na lista de
ferramentas essen iais à pesquisa de proteínas [34, 35℄, monitoramento de interações
do tipore eptor-ligante[36℄,interaçõesmole ularesde adesão elular [37℄ einterações
do tipoantígeno-anti orpo[38, 39℄.
O prin ipalfator que inseriu a mi ros opia de força at mi ano rol de instrumen-
tação em pesquisas biológi as foi a possibilidade de operar em meio aquoso, ou seja,
num meio que mantém as ara terísti as quími as e físi as próprias do ambiente na-
tivo a que perten e o ente biológi o em estudo [40℄. Tais insights têm trazido à tona
onhe imentos antes ina essíveis, tornando mais pre iso o entendimento de sistemas
biológi os já onhe idos.
A primeira manipulação ontrolada de biomolé ulas foi realizada om material
genéti o (DNA), retirado de uma adeia romoss mi a [41℄. Lo alizado no nú leo
das élulas eu arióti as, o DNA en ontra-se agregado à proteínas estruturais, as his-
tonas, formando as romátides (ou braços do romossomo), visíveis ao mi ros ópio
óti o somentedurante afase de divisão elular(mitose). O ál ulodo volume de ima-
gens topográ as de romossomos de plantas [42℄, insetos [43, 44℄ e humanos [45, 46℄,
adquiridas om o AFM, é útil na determiação do ariótipo destas espé ies [47℄. Na
Fig. 1.10 vemos uma imagem AFM de um romossomo isolado e depositado sobre
uma superfí iedemi a. Utilizandoomodo ontato devarreduraeaumentandoaforça
gradativamente exer ida pelo antilever sobre a amostra até aproximadamente 5nN,
foi possíveldisse ar DNA de um das romátides, omo está indi ado pelaseta bran a
(Fig. 1.11). Esta foi aprimeirareferên ia aum pro edimento de disse ação em es ala
nanométri a [48, 49℄.
Medir a força que a amostra exer e sobre o antilever , e vi e-versa, é uma práti a
orrente om o AFM. Em iên ias da vida, interações em nanoes ala são lugar o-
Figura 1.10: (A) Imagem topográ a de um romossomo humano após disse ação. (B)
Imagem de mi ros opia eletr ni a da sonda utilizada na disse ação. É visível o depósito de
material biológi o naponta da sonda. Abarra dees alaindi a 1
µ
m [Retirado de Vesenka J, MosherC, S haus S, Ambrosio L,HendersonE., Biote hniques. 1995 19(2) 852 (1995)℄.mole ulares. Com a sensibilidade que hega a dezenas de pi onewtons, o AFM pode
exe utar medidas nanome âni as ( omo elasti idade, por exemplo) em espé imes bi-
ológi os. Destas medidas, pode-se obter informações a respeito de fen menos omo
dinâmi a elular e de proteínas. Forças entre grupos quími os espe í os e interações
de origem ovalente entre a sonda e uma superfí ie já foram testados diversas vezes .
Comoexemplodessetipode medida,poderíamos itaruma apli açãodiretaem hema-
tologia: o re onhe imento de proteínas espe í as nasuperfí ie das hemá ias.
Ogli o áli e,uma estrutura lo alizada naparte externa das élulaseu arióti as, é
ompostobasi amentepor arboidratoseproteínas(gli oproteínas). Esteenvelopeex-
ternotem várias funçõesinteressantes. Umadelas é a repulsãoentre élulas, evitando
indesejáveisadesões[50℄. Sãoasgli oproteínaspresentes nogli o áli equeagem omo
intermediáriasempro essosdere onhe imento elular[51,52,53℄. Estasinteraçõessão
mediadas por uma família de proteínas re eptoras hamadas le tinas. A le tina Helix
pomatia(HPL)liga-seespe i amenteaogli olipídiogalNAC( N-a etylgala tosamine),
presente na superfí ie de élulas vermelhas do grupo A [58℄. Na Fig. 1.11(a), vemos
uma medida do i lo de força, ou seja, aproximação-repulsão-extensão-ruptura, omo
mostrado na Fig. 1.11(b), sobre a membrana de uma hemá ia perten ente ao grupo
sanguíneo A, obtendo-se a urva de força para ainteraçãosonda-amostra. Esta urva
forne e fa ilmente a força de ruptura da ligação entre a sonda fun ionalizada e a su-
perfí ie elular.
Figura 1.11: (a) Sonda fun ionalizada om a le tina HPL presa à sua ponta. (b) Evento
de interação entre a sonda e uma élula vermelha do grupo A. Ao entrar em ontato om
a amostra, a sonda é repelida. Quando o s anner retrai-se, devido à adesão da le tina om
a élula (atração), o antilever é exionado até que a força elásti a rompe a ligaçãoentre a
le tina e asuperfí ie elular(ruptura) [Retiradode M. Grandbois,W. Dettmann, M. Benoit
and H.E. Gaub., J.Histo hem. Cyto hem. 48(5) 719 (2000)℄.
A imagem da Fig. 1.12 foi obtida om o valorda força de ruptura al ulada para
ada i lo de força numa matriz de 55x55 eventos de interação, sobre uma amostra
onde haviam élulasvermelhas de dois grupossanguíneos diferentes, A e O.
Os pontos bran os na imagem orrespondem à maior adesão, enquanto os pontos
pretos a nenhuma interação. Tal imagem de a nidade (entre a sonda fun ionalizada
Figura 1.12: (a) Mapa de força de adesão entre a sonda e a amostra. Os pontos bran os
orrespondem a eventos de maior atração. Note que essas regiões demar am a existên ia
de élulas vermelhas do tipo A, omo pode ser visto na imagem topográ a em (b). Barra
de es ala 5