Microscopía y espectroscopía de fuerzas electrostáticas e intermoleculares sobre moleculas biológicas individuales en medio líquido

Abstract

En este trabajo se aborda el estudio, mediante microscopía y espectroscopía de fuerzas, de propiedades tanto electrostáticas como mecánicas de superficies biológicas en medio líquido, con un interés específico en el estudio de moléculas biológicas de forma individual. Se puede considerar que esta tesis está dividida en tres partes. En la primera, capítulos 1-3, se introduce tanto el contexto en el que se ha desarrollado este trabajo, como la técnica que se ha empleado: el microscopio de fuerzas atómicas (AFM). Así, en el capítulo 1 se exponen los desarrollos clave de las microscopías de sonda local que han precedido a los realizados en este trabajo, para después plantear las razones que lo han motivado. En el capítulo 2 se introduce el AFM, así como diversos aspectos del procesamiento e interpretación de los resultados que se generan. Finalmente, en el capítulo 3 se resumen algunas de las interacciones más importantes que se originan entre las muestras sumergidas en medio líquido con la sonda del AFM. En la segunda parte de la tesis, capítulos 4-6, se aborda el uso del AFM en el estudio de fuerzas electrostáticas de doble capa (EDC). En el capítulo 4 se demuestra la posibilidad del AFM para estudiar estas fuerzas sobre moléculas biológicas individuales. En el capítulo 5 se desarrolla una estrategia en la que se utiliza la fuerza EDC para visualizar muestras biológicas en medio líquido evitando en todo momento el contacto entre punta y muestra. En el capítulo 6 se desarrolla un modelo para interpretar la fuerza EDC sobre moléculas biológicas individuales, lo que permite estimar su densidad de carga. Por último, en la tercera parte, capítulos 7-8, son las fuerzas intermoleculares las que se estudian. En el capítulo 7 se introduce el estudio de estas fuerzas con el AFM, y se ejemplifica con el estudio que se ha realizado de la interacción entre proteínas tau. Finalmente, en el capítulo 8 se demuestra como es posible obtener con el AFM mapas de reconocimiento molecular con una resolución suficiente como para detectar moléculas biológicas individuales.