Rasterkraftmikroskopie

Rasterkraft-
mikroskopie

> Galerie

>> Tabakmosaik-Viren

Viren unter dem AFM

Auch Pflanzen leiden unter virellen Infektionskrankheiten. Tabakpflanzen werden beispielsweise vom Tabakmosaikvirus (TMV) befallen, aber auch Paprika, Chili, Tomaten und andere Nachtschattengewächse sind nicht vor ihm sicher. Schon der Tabakrauch kann eine Infektion bei den Pflanzen auslösen, die auf den Virusbefall reagieren, indem die betroffenen Stellen absterben und somit dem Virus die Vermehrungsgrundlage entziehen können. Die bräunlichen Flecken auf Blättern Früchten haben dem Virus, der für den Menschen ungefährlich ist, seinen Namen gegeben.

Rastertunnelmikroskopie

Polymere und Klebstoffe

Au₅₅

Veröffentlichungen

Links

Praktikum

Orgeln

Home

Kontakt

Vom TMV befallene und geschädigte Tabakpflanze.

Der Virus selbst stellt eine ca. 300 nm langes Stäbchen dar mit einem Durchmesser von gerade einmal 18 nm; diese ist innen hohl, mit einem Innendurchmesser von 4 nm. Die Stäbchen können sich, wenn sie in Massen auftreten, parallel zueinander ausrichten und dann große, zweidimensionale Kriställchen bilden, die auch mit optischen Methoden abgebildet werden können.

Wir haben uns gefragt, ob sich diese Viren wohl auch mit dem AFM im Pulsed Force Mode abtasten lassen, und ob sie sich in ihren mechanischen Eigenschaften vom Untergrund abheben.

TMV im Transmissionselektronenmikroskop

Der Virus wurde dazu auf Glimmer (ein Schichtmineral) aus einer stark verdünnten Lösung abgeschieden. Je nach eingestellter Konzentration der Lösung sollten dann unterschiedlich viele Viren auf der Oberfläche zu finden sein.

Überprüft wurde der Vorgang mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie. Der Vorteil dieser Methode liegt darin, daß die Viren vom Elektronenstrahl abgetastet werden, ohne daß sie nennenswerten mechanischen Kräften ausgesetzt wären.

Die REM- und TEM-Bilder zeigen nun, daß die Substratoberfläche in der Tat mit den stäbchenförmigen Vieren überzogen wurde. Interessanterweise scheinen die Viren keine einheitliche Länge zu besitzen. Das wiederum liegt daran, daß die Viren die Tendenz zeigen, sich gewissermaßen „Kopf-an-Schwanz“ zu längeren Ketten anzuordnen. Weiterhin sind viele kleine Bruchstücke des Virus zu erkennen.

Im nebenstehenden Bild sieht man einen einzelnen Virus dierekt neben einem Bruchstückchen liegen.

Problematisch bei der Kraftmikroskopie ist nun, daß die Lateralkräfte prinzipiell dazu geeignet sind, die zu abzutastenden Objekte zu bewegen und an den Rand des Bildbereichs zu verschieben. Nur wenn Adhäsionskräfte die Objekte gegen die durch die Sonde ausgeübten Kräfte an ihrem Platz halten können, gelingt eine Abbildung. Übrigens spielen hier das Gewicht keine Rolle; alle Objekte auf diesen Größenskalen haben eine zu vernachlässigende Gewichtskraft. In der mikroskopischen Welt sind Adhäsion und Coulomb-Kräfte die bestimmenden Kräfte.

1,25 µm x 1,25 µm, Topographie

1,25 µm x 1,25 µm, Phase

Diese rasterkraftmikroskopischen Abbildungen des TMV-Virus wurden im Tapping-Mode aufgenommen. Dieser eignet sich prinzipiell besonders gut, da die Normal- und Lateralkräfte auf die beobachteten Objekte klein gehalten werden können. Das Bild zeigt aneinandergereihte Viren im Topographiebild. Das Phasenbild, das materialsensitiv ist und häufig Unterschiede zwischen Oberflächeneigenschaften darstellen kann, zeigt in diesem Fall allerdings nur eine Ableitung der Topographie, also eine Art „Schattenwurf“-Bild.

Die unten gezeigten Aufnahmen im Pulsed-Force Mode hingegen weisen einen deutlichen Materilkontrast im Adhäsionsbild auf und lassen so gut zwischen Substratoberfläche, Virus und Verunreinigungen unterscheiden.

10 µm x 10 µm, Topographie

10 µm x 10 µm, Adhäsion (PFM-Bild)

3 µm x 3 µm, Topographie

3 µm x 3 µm, Adhäsion (PFM-Bild)

1 µm x 1 µm, Topographie

1 µm x 1 µm, Adhäsion (PFM-Bild)

zur nächsten Galerie

zur Übersicht „Galerie“