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XIV Medical MEDICAL 19 - APRILE 2019 Le nanotecnologie hanno ormai portato il livello della manipolazione scientifica alle dimensioni atomiche e per- ciò cresce la domanda di strumenti capaci di osservare il mondo su questa scala dimensionale. Se ciò è importante per i costruttori di circuiti integrati che oggi fabbricano transistor con giunzioni nanometriche, lo è ancor di più nel settore medicale dove gli scienziati sono scesi sotto le dimensioni molecolari e riescono oggi a implementare tecniche diagnostiche e terapeutiche anche a livello dei singoli atomi. Park Systems si occupa da vent’anni dello sviluppo di tecnologie d’ispezione con risoluzione atomica e recentemente è riuscita a realizzare strumenti capaci di misurare le forme tridimensionali alle dimensioni nano- metriche adeguate per le analisi biologiche e medicali. Microscopia AFM Il microscopio a forza atomica, o Atomic Force Microsco- pe, AFM, è oggi fra le tecnologie d’ispezione più promet- tenti perché arricchisce il principio della microscopia a scansione di sonda aggiungendo come valore aggiunto la possibilità di rilevare le superfici delle sostanze a livello atomico. I primi AFM sono stati realizzati usando per la scansione una barretta (cantilever) fissata da un lato e movibile dall’altro dove c’è una punta acuminata con le dimensioni all’estremità di pochi nanometri. Scorrendo sul materiale da ispezionare sono le forze di repulsione di Van der Walls degli atomi superficiali a defletterla e questo movimento viene seguito da un fascio laser che ri- manda a una matrice di fotodiodi dove viene estrapolata la forma della superficie a livello atomico. L’evoluzione di questo principio consiste nel microscopio a forza atomica senza contatto dove la barretta viene realizzata in tecno- logia mems come una microleva che viene fatta oscillare dall’esterno a una frequenza prossima o uguale a quella vibrazionale di risonanza degli atomi che compongono il materiale. L’oscillazione cambia per effetto delle forze di interazione attrattive fra la punta della barretta e gli ato- mi superficiali del materiale e la traccia delle variazioni dell’oscillazione è quindi trasformata nella ricostruzione della forma della superficie. In questo caso occorre un controllo dinamico molto attento sulla sonda affinché mantenga una distanza adeguata dagli atomi superficiali senza avvicinarsi troppo, in modo tale da consentire misu- re precise senza però indurre il contatto prolungato che rischia d’incollare chimicamente la punta alla superficie bloccandone la scansione. Il vantaggio di questa tecnolo- gia è che permette di ricostruire nelle tre dimensioni la superficie dei solidi e dei liquidi e ciò ne permette l’u- so per l’analisi delle molecole organiche con parti solide immerse in liquidi più o meno densi. L’iniziale svantag- gio della risoluzione limitata ai micrometri è stato defi- nitivamente superato e pertanto l’AFM è diventato uno strumento dalle straordinarie potenzialità per l’ispezione atomica medicale a livello dei nanometri. Lucio Pellizzari Microscopia atomica senza contatto per il medicale I microscopi a forza atomica Park Systems permettono l’ispezione tridimensionale a livello nanometrico delle molecole e dei composti organici senza alterarli La tecnologia True Non-Contact Mode brevettata da Park Systems per i suoi AFM rileva le forze atomiche di attrazione e non quelle di repulsione Gli AFM ricostruiscono con definizione nanometrica la forma tridimensionale degli atomi sulle superfici senza danneggiarle