Il microscopio a forza atomica (AFM) è uno strumento in grado di eseguire un’analisi topografica superficiale a livello nanometrico. In linea di principio, la strumentazione di un microscopio a forza atomica si compone di una microleva (detta cantilever) alla cui estremità è posizionata una punta (sonda), generalmente a forma piramidale quadrata, che, interagendo con la superficie del campione in esame, promuove una flessione del cantilever, che a sua volta viene rilevata con un raggio laser la cui elaborazione del segnale in uscita permette la determinazione della tomografia superficiale. Nella maggior parte dei casi il cantilever e la punta sono costituiti da silicio o nitruro di silicio e in diversi casi il laser utilizzato nel determinare la variazione di posizione del cantilever può essere sostituito da altri sistemi. Negli ultimi decenni, questa tecnica portentosa è stata perfezionata, in diversi casi applicativi, fino all’ottenimento di risoluzioni subnanometriche.
Applicazioni farmaceutiche
Le potenzialità della microscopia a forza atomica sono davvero molteplici, considerando in particolar modo la capacità di tale tecnica analitica di fornire immagini in tempo reale. Alcune tra le più diffuse applicazione della microscopia a forza atomica in campo farmaceutico risiedono nell’analisi del rivestimento e della dissoluzione di compresse e nella caratterizzazione di fibre e particelle. Inoltre, considerando il livello di indagine su scala nanometrica, l’AFM presenta grandi vantaggi e potenzialità nella nanomedicina e nella nanotossicologia (branca della tossicologia che studia gli effetti delle nanoparticelle sull’ambiente e sulla salute). Tra le principali applicazioni della microscopia a forza atomica troviamo l’indagine dell’interazione farmaco-proteina, proteina-proteina, e lo studio di batteri e virus.
Affascinante è l’applicazione dell’AFM nel monitoraggio dell’azione dei farmaci sulle membrane cellulari su scala nanometrica, in particolar modo in soluzione acquosa. A tal proposito risulta essere davvero rilevante da un punto di vista analitico e fisiologico lo studio delle dinamiche morfologiche e meccaniche delle cellule in seguito all’incontro con farmaci di diversa natura. Questo approccio di studio è importantissimo nell’identificare l’eventuale carattere patologico di una cellula, infatti, quando una cellula diventa patologica la sua morfologia cambia. Insieme ad altri metodi di indagine superficiale, la microscopia a forza atomica si conferma un’eccellente tecnica per lo studio e lo sviluppo di nuovi farmaci, grazie alla sua portentosa capacità di indagare la materia su scala nanometrica.
Riferimenti
- Dimitrios A. Lamprou, James R. Smith. Applications of AFM in Pharmaceutical Sciences, Analytical Techniques in the Pharmaceutical Sciences, Chapter 20, 2016.
- Mi LI, Lian-qing LIU, Ning XI, Yue-chao WANG. Nanoscale monitoring of drug actions on cell membrane using atomic force microscopy, Acta Pharmacologica Sinica, 2015.
