Nos tutelles


 

Rechercher




Accueil > Équipes > DYnamique des Fluides COmplexes et Morphogénèse > Outils expérimentaux et numériques

Microscope à force atomique

par Delphine Débarre - publié le , mis à jour le


Introduction

Le microscope AFM/optique du LIPhy

Quelques specifications

Contacts


INTRODUCTION

Principe de fonctionnement de l’AFM : Une sonde à l’extrémité du levier (cantilever) intéragit avec l’échantillon étudié. Il en résulte une déflection verticale et latérale du levier, laquelle est mesurée par le déplacement de la réflection d’un faisceau laser sur une photodiode à quadrants. Une calibration préalable de l’ensemble permet de convertir ce signal différentiel en une information de force et de déviation du levier.
La microscopie à force atomique permet de sonder et de manipuler un échantillon à l’échelle nanométrique en contrôllant et en suivant son interaction avec un levier. La force exercée sur le levier et son déplacement peuvent tous deux être suivis très précisément en mesurant le déplacement d’une tache laser réfléchie par sa surface supérieure.



Leviers et pointes

La pointe du levier peut être choisie en fonction des applications : les pointes pyramidales sont adaptées pour sonder les propriétés mécaniques des échantillons ou leur topologie avec une bonne résolution spatiale. Une sonde colloidale est mieux adaptée pour l’étude d’objets mous tels que des brosses de polymères. Ces sondes peuvent être fonctionnalisées avec différentes biomolécules pour mesurer des forces d’interaction spécifiques. Enfin, des objets plus complexes tels que des cellules peuvent être attachés au levier.
Exemples de pointes utilisées : Gauche, sonde colloidale de 5µm. Milieu, pointe pyramidale offrant une meilleure résolution spatiale. Droite, cellule collée à un levier pour étudier l’adhésion cellule-cellule.

En outre, le levier lui-même doit être choisi selon l’application envisagée : des leviers à faible constante de raideur (0.01-0.06N/m) sont couramment utilisés pour sonder des cellules ou des objets mous, tandis que des constantes de raideur plus importantes (0.5-50 N/m) sont requises pour le mode "tapping".


Modes de mesure

Selon l’application choisie, différents modes de mesure sont possible :
Différents modes de mesure : Gauche, exemple de courbe force-distance où la force d’interaction sonde-échantillon est portée en fonction de la distance les séparant. Droite, quatre modes de mesure différents correspondant à différentes positions sur cette courbe.
- La spectroscopie de force à partir de courbes force-distance est utilisée pour sonder localement les propriétés élastiques d’un échantillon ou les interactions entre la sonde et l’échantillon.

- Les modes d’imagerie (avec ou sans contact) permettent d’obtenir des images topologiques haute résoluetion de l’échantillon. Les propriétés visco-élastiques des échantillons peuvent également être mesurées à l’aide de modes oscillants (modulation de force ou contact intermittent).


LE MICROSCOPE AFM/OPTIQUE AU LIPHY

Le microscope combine une tête AFM et un statif de microscope optique inversé permettant de visualiser la sonde et l’échantillon étudié. Le système permet d’acquérir des images en lumière transmise, contraste de phase, RICM ou de fluorescence.

Une table anti-vibration minimise les artéfacts lors de mesures sensibles. Enfin, il est possible de contrôler la perfusion et la température au niveau de l’échantillon grâce à des porte-échantillons adaptés.



Quelques exemples de mesures réalisées au LIPhy.

Mesurer l’adhésion cellule-cellule : Gauche, une cellule cancéreuse attahcée au levier est mise en contact avec une monocouche en cellules endothéliales. A droite, la courbe force-distance lorsque le levier est éloigné de la surface montre des "sauts" de 20pN (pour une vitesse de rétraction de 0.5 µm/s) caractéristiques des liaisons ligand-recepteur.

Le système est spécialement conçu pour une utilisation en biologie et en matière molle. Ainsi, la plupart des expériences ont lieu en phase liquide.

Topographie et cartographie des propriétés élastiques d’une cellule.

QUELQUES CARACTERISTIQUES DE L’APPAREIL

- AFM : JPK Instruments Nanowizard II (Berlin, Germany) Equipé d’un module CellHesion (longue distance de travail, 100µm) et de deux porte-échantillons pour boits de pétri ou lamelles (BioCell).

- Microscope optique : Zeiss Axiovision D1 (contraste de phase/ fluorescence) equipé de deux caméras sensibles (Hamamatsu ORCA-R2). Une lampe à mercure et deux LEDs (470nm and 590nm) permettent de travailler en fluorescence. Le microscope est équipé de deux objectifs longue distance à air (10x et 40x) et d’un objectif à forte ouverture numérique à huile (63x).


CONTACTS

L’"AFM-bio" fait partie de la plateforme Nanobio accessible à des chercheurs extérieurs au LIPhy.

Contactez les responsables de la plateforme Claude Verdier ou Valérie Laurent pour plus d’information.

Assistance technique : Michaël Betton