Towards an improved photonic force microscope: a novel technique for biological microscopy

Una delle tecniche più note nello studio topografico di campioni biologici è l’AFM. Ci sono però limitazioni dovute alla presenza del cantilever, il quale pone un limite nella forza minima applicabile su un campione per ottenere un’immagine topografica. Questa forza (ordine dei 10 pN) può essere sufficiente a danneggiare il campione e a deformare i dettagli topografici che si vorrebbero evidenziare. Per superare questo problema si può usare un Photonic Force Microscope, dove il cantilever è sostituito da Optical Tweezers. Questa tecnica permette di effettuare scansioni di campioni biologici applicando forze dell’ordine dei 100 fN. All’interno della trappola ottica viene posizionata una microparticella che agisce da sonda, attraverso la quale possono essere rilevati dettagli topografici del campione. La differenza rispetto al PFM tradizionale si trova proprio nel tipo di sonda utilizzata durante la scansione. Lo standard prevede l’utilizzo di una sonda sferica, di dimensioni dell’ordine dei 100 nm mentre l’ipotesi è che si possano utilizzare delle sonde cilindriche con alla base un dettaglio acuminato che richiama la punta dell’AFM. Questo tipo di sonda consentirebbe di raggiungere una risoluzione maggiore, rispetto al PFM tradizionale, che risente del limite dato dal diametro della sfera. Due differenti setup per la PFM sono stati costruiti e testati durante questo periodo di tesi. Sono state testate diverse microparticelle cilindriche, di dimensioni differenti in termini di aspect ratio con lo scopo di osservare la stabilità di questo tipo di sonda. Nei risultati viene proposto un metodo per controllare la stabilità e l’orientazione della microparticella cilindrica all’interno della trappola ottica. Viene inoltre fatta un’ipotesi su un metodo per stimare la lunghezza della punta che dovrà essere verificata da una misura sistematica. I risultati preliminari riguardanti la scansione di strutture note suggeriscono la validità dell’uso di questo nuovo tipo di sonda.