Mithilfe der Dynamischen Kraftmikroskopie , einer Betriebsart des AFM, lassen sich hoch aufgelöste Topographiebilder auch von weichen und empfindlichen Oberflächen erhalten. Diese Art der Kraftmikroskopie lässt sich ebenfalls mit großem Erfolg als Erkennungs-Kraft Mikroskopie anwenden.

In den folgenden Versuchen wurden "halbe" Antikörper als Sondenmoleküle verwendet, also Antikörper, die nur noch eine Bindungsstelle besitzen. Sie wurden mit Hilfe eines flexiblen Zwischenstücks so an die AFM Spitze gekoppelt, das jeweils nur einer der Antikörper Zugang zur Oberfläche hatte.

Die magnetisch ummantelte Spitze wurde von einem alternierenden magnetischen Feld oszilliert, während sie über die Oberfläche scannt. Das laterale Scannen mit einer Amplitude von 5nm, ermöglicht eine schnelle und verlässliche Detektion und Lokalisation von Antigen Stellen mit einer Genauigkeit von 3nm.

Mit dieser Methode konnten Topographie und Erkennungs-Bild zur gleichen Zeit aufgenommen werden, und bestimmte Rezeptor Stellen der Erkennungsbildes können auf Strukturen des Topographiebildes zurückgeführt werden.

Konventionelle Dynamische Kraftmikroskopie-
Ermittlung des Topographiebildes

Die Auflösung dieser Methode wurde an einzeln, auf der Probenoberfläche angehefteten, Antigenen getestet.

Ein typisches Topographie Bild wurde mit der "leeren" AFM Spitze aufgenommen (Bilder A und B).

Einzelne Antigen Moleküle können darin klar aufgelöst erkannt werden.

Erkennungs-Kraft-Mikroskopie-
Ermittlung der Erkennungsabbildung

Die Aufnahme der einzeln verteilten Lysozym Moleküle mit einem halb Antikörper an die Spitze des AFM gebunden lieferte die Erkennungsabbildung in Figur D.

Die scheinbare Breite und Höhe der in der Erkennungsaufnahme untersuchten Antigene unterscheidet sich deutlich von der mit dynamischer Kraftmikroskopie ermittelten. Das mit der Erkennungsmethode aufgenommene Profil erscheint zumindest 1nm höher und 10nm breiter. Erklären läßt sich dies mithilfe des Prozesses der Bildentstehung.

Untersuchung der Spezifität
der Erkenungsabbildung

Ob wirklich nur Erkennungsereignisse zwischen dem Antikörper und Antigenen stattfinden, wurde folgendermaßen untersucht:
Freie Antikörper wurden in die Probe injiziert, die die Antikörper Bindungsstellen der Antigene blockierten. Das danach genau wie vorhin aufgenommene Bild zeigt eine Verminderung der Höhen, Erkennungsprofile fehlen vollständig (Bild E). Im Grunde ist dies wieder ein Topographiebild, das nur aufgrund der relativ gleichmäßigen Bedeckung der Oberfläche durch die injezierten Antikörper glatter erscheint als in Bild B.

Weitere Untersuchungen zum Blockierungseffekt lieferten ebenfalls interessante Ergebnisse.

A Dynamische Kraftmikroskopie

B Topographiebild einzelner Antigene

C Erkennungs-Kraft-Mikroskopie

D Erkennungsabbildung

E Topographiebild nach Zugabe freier Antikörper