Estudo das propriedades elásticas de plaquetas humanas por
meio do microscópio de força atômica
L. M. Rebelo, E. F. Costa, M. R. Oliveira, J. A. K. Freire
Laboratório de Microscopia Atômica, Departamento de Física, Universidade Federal do Ceará, Caixa Postal l 6030,
Campus do Pici, Fortaleza, Ceará, 60455-970, Brasil. e-mail: [email protected]
M. P. M. A. Baroni, R. R. Rosa
Laboratório Associado de Computação e Matemática Aplicada, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São José
dos Campos, São Paulo, 12227-010, Brasil. e-mail: [email protected]
RESUMO
A membrana citoplasmática é uma camada fina e
complexamente estruturada. Ela é constituída de
fosfolípidios e estruturas protéicas que mantém
ideal o potencial eléctrico entre o interior e o
exterior celular, bem como, o transporte de
“moléculas” nas duas direções, ou seja, para dentro
e fora da célula. Muitas vezes, esta membrana
contém proteínas receptoras de moléculas
específicas que servem para regular o
comportamento da célula e, nos organismos
multicelulares, sua organização em tecidos [1].
Compreender as propriedades físicas da membrana
celular torna-se fundamental, uma vez que é por
meio dela que as células realizam seus processos
bioquímicos, resultando na realização de suas
funções no organismo. Devido à fragilidade dessa
estrutura, que possui aproximadamente 10nm de
espessura, muitas técnicas de indentação para
obtenção de medidas de elasticidade e
viscoelasticidade não se mostram eficazes. O
instrumento utilizado para indentar deve não
apenas penetrar na amostra somente alguns
nanômetros, como também realizá-lo de uma
maneira que seja posteriormente reprodutível. Isto
requer um controle de carga extremamente
rigoroso durante o processo de indentação. O
Microscopio de Força Atômica (AFM) é um
instrumento viável para a realização desse tipo de
processo, pois conhecendo a constante de mola do
cantilever e a direção do movimento que a
cerâmica piezelétrica realiza ao deslocar a amostra,
temos o controle e o valor carga aplicada [2].
Através das curvas de força obtidas por meio das
medidas AFM, podemos extrair grandezas físicas
tais como elasticidade, adesão e viscosidade.
Porém, essas curvas de força não podem ser
comparadas com nenhum gráfico de potencial de
mesma natureza, já que nelas estão presentes
alguns fatores vinculados ao próprio equipamento,
como por exemplo, a deflexão do cantilever devido
às forças intermoleculares entre a sonda e as
moléculas da superfície indentada, bem como
características ligadas ao tipo de rigidez da amostra
(que pode ser pouco ou muito indentável). Um
método simples para descrever a resposta elástica
de uma amostra indentada com uma sonda AFM é
o modelo de Hertz [3]. Este prediz que no caso de
uma sonda bastante dura e uma amostra macia
(como as membranas celulares), a relação
encontrada entre a indentação e a força aplicada na
amostra é dada por:
F =δ2
π
E
tan(α )
2 (1 −ν 2 )
onde F é a força aplicada sobre a amostra, E é o
módulo de elasticidade ou módulo de Young, ν é o
raio de Poisson, α é o ângulo de abertura da sonda
e δ é a indentação. Neste trabalho, comparamos a
curva teórica prevista pelo modelo de Hertz, com
aquela obtida experimentalmente através do AFM
durante o processo de identação da membrana de
plaquetas humanas sadias ativadas. Através da
análise destas curvas, pode ser possível determinar
localmente as propriedades elásticas da amostra.
Referências
[1]
Dogonadze, R.R. e Z.D. Urushadze,
Investigation of the Electrochemical Processes
on the Border of Division ElectroliteBiological Membrane, Dep. VINITI (No 363371), Moscovo, 1971, 20 pp. (em russo).
[2] Funcionamento de um microscópio de força
atômica, DCP/Centro Brasileiro de Pesquisas
Físicas/MCT,
http://www.cbpf.br/~nanos/
Apostila/index.html
[3] Hertz, H. 1881. Uber den Kontakt elastischer
Korper. J. Reine Angew. Mathematik. 92:156.