میکروسکوپ نیروی اتمی به عنوان ابزاری قدرتمند امکان تهیه تصویر از نمونه های زیستی از مولکول های منفرد تا سلول های زنده را فراهم کرده و کنترل و مطالعه آنها را میسر می‌کند. محققان بلافاصله بعد از اختراع AFM دریافتند که برای بیشتر نمودن فرصت های تهیه تصویر آن در نمونه های زیستی و رفع محدودیت های این روش، همگام با فناوری، پیشرفت این میکروسکوپ مورد نیاز است، لذا این مسئله باعث بوجود آمدن حالت های جدیدی از تهیه تصویر شد که به پیشبرد توانایی های این روش کمک کرد. در اینجا مبانی اولیه، مزایا و محدودیت های رایج ترین حالت های تهیه تصویر در زیست شناسی و حالت های توسعه یافته جدید مبتنی بر استخراج اطلاعات کمی مانند تهیه تصویر چند عاملی، چند فرکانسی، تشخیص مولکولی و تهیه تصویر با سرعت بالا مورد بررسی قرار داده می شود.
اختـراع AFM در سال 1986 نقطـه عطفی در تاریـخ فناوری نانو اسـت و فرصت هـای مطالعاتـی جدیـدی را در فیزیـک، شـیمی، علوم زیسـتی و پزشـکی به وجـود آورد. به کمک این میکروسـکوپ، سـطح بـا کنتـرل نیروهـای فعال بیـن یک پروب نازک و سـطح شبیه سـازی می شـود. امـکان تهیـه تصویـر در سـطح اتمـی در طـول یکسـال از اختـراع آن فراهـم شـد، امـا چنـد سـالی طول کشـید تا تهیـه تصویر از سـطوح غیررسـانا در خـلاء امکان پذیـر شـود. در همـان زمـان این روش بـرای کار کـردن در یـک مقیـاس دمایـی وسـیع و تقریبـا در هـر محیطـی بـه کار رفت. توانایی بررسـی سـطوح با نسـبت سـیگنال بـه نوفـه اسـتثنایی و بـا تـوان تفکیـک کمتـر از نانومتـر، باعـث پیشـرفت روش هـای مرتبـط با AFM شـد کـه پروب هـای متفاوتـی را بـرای کنتـرل برهم کنـش مـواد، مـورد اسـتفاده قـرار داد. انعطـاف منحصربه فـرد AFM بـرای تهیـه تصویـر و کنتـرل مـواد، باعـث شـد تـا بـه پرکاربردتریـن ابـزار در علـم فناوری نانـو تبدیـل شـود و باعـث بـه ثمـر رسـیدن اکتشـافات و فناوری هـای فـراوان شـد. توانایـی کار کـردن AFM در دمـای محیـط و محیـط مایـع، AFM را به سـمت علـوم زیسـتی سـوق داد. بـرای نشـان دادن پیچیدگـی سیسـتم های زیسـتی کـه می توانـد از نوکلئیـک اسـیدها تـا سـلول ها و بافت هـا وسـعت یابـد، حالت هـای کاری متفاوتـی از AFM در طـول سـالیان بـه وجـود آمـده اسـت.
در دهه هـای اخیـر پیشـرفت های مهمـی در تهیـه تصویـر بـا وضـوح بالا به دسـت آمـده اسـت، از جملـه میکروسـکوپ ابر وضوح یـا میکروسـکوپ الکترونـی کرایو که به شـکل جعبه ابـزار تهیـه تصویر کنونی منجر شده است.
مقـالات مـروری بسـیاری در دو دهـه اخیر منتشـر شـده اند کـه حالت های تهیه تصویر خاصی از AFM را برای مشخص کـردن خـواص سیسـتم های زیسـتی معرفـی می کنـد. در اینجا در نظـر داریـم تـا بررسـی اجمالـی بر حالت هـای متفـاوت تهیه تصویر در زیست شناسـی سـلولی و مولکولی و استخراج اطلاعات کمـی را همـراه بـا محدودیت هـای کنونـی و فرصت هـای آینده مشـخص کنیم. در اینجا سـلول به تمامی سـلول های اسـتخراج شـده، غشـاهای سـنتزی، پروتئین های خالص شـده و اسیدهای آمینـه اطلاق شده اسـت.
این مقاله در شماره 23 «فصلنامه تخصصی دانش آزمایشگاهی ایران»، پاییز 1397 منتشر شده است.