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Nuevas sondas para Microscopía de Fuerzas Magnéticas compatibles con biomateriales

• Un trabajo internacional liderado desde la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) en colaboración con el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) y el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA)-Universidad de Zaragoza ha desarrollado sondas especiales que permitirán la realización de Microscopía de Fuerzas Magnéticas de alta sensibilidad en medios líquidos. Los resultados, publicados en Nanoscale, abren la puerta a la caracterización in situ de nanomateriales magnéticos con aplicaciones biomédicas.

La Microscopía de Fuerzas Magnéticas (MFM) permite visualizar la configuración magnética de los materiales en la nanoescala con resolución de 10 nanómetros. Ahora, una colaboración internacional liderada desde la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) ha logrado desarrollar un nuevo tipo de sondas basadas en nanopilares que mejoran este tipo de microscopía y que pueden utilizarse para palpar la superficie y reconstruirla.

Estos resultados, publicados en la revista Nanoscale, permitirán la realización de Microscopía de Fuerzas Magnéticas de alta sensibilidad en medios líquidos, lo que abre la puerta a la caracterización in situ de nanomateriales magnéticos con aplicaciones biomédicas.

En la actualidad, el uso de nanopartículas magnéticas en biomedicina se ha extendido y abarca el diagnóstico, el transporte de fármacos y el tratamiento. “Estas sondas van a permitir el estudio en solución fisiológica de nanopartículas magnéticas embebidas en material biológico sin riesgo de contaminación de la muestra”, aseguran los autores. 

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Sondas ‘a la carta’

Las nuevas sondas consisten en pilares magnéticos de tamaño nanométrico crecidos por técnicas basadas en haces de electrones (Focused Electron Beam Induced Deposition, FEBID) directamente sobre los sensores de fuerza (micropalancas).

En comparación con las sondas estándar (crecidas por deposición de láminas delgadas sobre pirámides de silicio), las basadas en nanopilares permiten alcanzar alta sensibilidad y resolución espacial, evitar modificaciones espurias en la muestra y gran versatilidad para realizar medidas en atmósferas muy variadas (desde ultra alto vacío a medio líquido), algo que hasta ahora no se ha explorado con sondas comerciales.

Además, debido a su geometría bien definida, es posible modelizar analíticamente los campos magnéticos de la sonda, y son más robustas magnéticamente frente a campos magnéticos externos.

Estas ventajas se deben al método de fabricación que permite tener puntas “a la carta” optimizadas para cada tipo de experimento, lo que permite controlar sus propiedades morfológicas (como la geometría y radios finales por debajo de 4 nanómetros), su composición y su versatilidad para crecerse en cualquier tipo de micropalancas con propiedades mecánicas (frecuencias de resonancia y constantes de fuerza) muy variadas.

“Gracias a estas condiciones de crecimiento, el campo magnético generado por los nanopilares está muy localizado espacialmente, tiene orientación preferente perpendicular a las muestras y su magnitud puede ser controlada gracias a la composición y la relación de aspecto”, detallan los autores.

El trabajo, al que ya se ha asociado una patente internacional, es fruto de una colaboración internacional entre la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), el instituto de Física de la Materia Condensada (IFIMAC), el ICMM-CSIC, el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA-CSIC-Universidad de Zaragoza) y el Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS).

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