用原子力显微技术研究受体-配体间的相互作用

原子力显微镜(AFM)不仅能对纳米生物结构进行实时动态的形态和结构观察,而且还能以10^-12N(pN)的精度对溶液中生物分子表面的相互作用力进行直接测量,逐渐成为一种研究受体-配体间相互作用的良好工具。本简要综述用AFM研究受体-配体间作用力、受体-配体间相互作用的影响因素及对这些因素的处理方法。     

原子力显微镜 (AFM) 在细菌生物被膜研究中的应用

原子力显微镜(AFM)作为一项重要的表面可视化技术,以其独特的优势(纳米级的空间分辨率、皮牛级力灵敏度、免标记、可在溶液环境下工作)被广泛应用于生物被膜的研究。AFM不仅可以在近生理环境下对生物被膜表面超微形貌进行可视化表征,同时还可以通过纳米压痕对生物被膜的机械特性(弹性和粘性)进行定量测量,利用AFM单细胞和单分子力谱技术可以获得生物被膜形成过程中细胞-基底以及细胞-细胞之间的相互作用力,为生物被膜的实时原位系统研究提供了可行性。本文简述了AFM的基本操作原理,综述了近年来AFM用于生物被膜表面超微结构成像、机械特性测量以及相互作用力研究方面的进展,并对AFM在生物被膜研究中面临的问题和未来的发展方向进行了讨论。     

原子力显微镜在染色体研究中的应用

原子力显微镜(Atomic force microscopy, AFM)是一种具有超高分辨率的显微成像仪器, 可在空气、真空和液体环境下对样本的表面结构进行实时观察。文章介绍了AFM的工作原理, AFM相对于其他种类显微镜在观察生物样本方面的显著优势, 并综述了AFM在染色体研究中的应用和进展。     

基于多参数成像AFM的细胞及分子力学特性探测研究进展

原子力显微镜(AFM)的发明为微纳尺度下高分辨率探测天然状态生物样本的物理特性提供了强大工具,是对传统生化特性检测方法的有力补充.近年来,多参数成像模式AFM的出现使得人们不仅可以获取生物样本表面形貌特征,还能同时获取生物样本多种力学特性图(如杨氏模量、黏附力、形变等),为研究生物结构、力学特性及其生理功能之间的关联提供了新的技术手段.多参数成像AFM的生物医学应用研究为细胞/分子生理活动及相关疾病内在机理带来了大量新的认识.本文结合作者在AFM细胞探测方面的研究工作,介绍了多参数成像AFM工作原理,总结了多参数成像AFM在细胞及分子力学特性探测方面的研究进展,并对其存在的问题进行了讨论和展望.     

原子力显微镜在生物学研究中的应用进展

原子力显微镜（atomic force microscope,AFM)具有原子级分辨率,能够在生理条件下对生物样品进行观察,本综述了AFM的原理及技术要点,举例说明了它在核酸,蛋白质,微生物及细胞等领域的应用进展,相信AFM必将在生物学研究中起到越来越重要的作用。     

原子力显微镜在生物领域中的应用

原子力显微镜(AFM)作为生物样品表面表征的有力工具, 具有独特的优势。本文在介绍原子力显微镜基本原理的基础上, 综述了原子力显微镜样品制备以及原子力显微镜形貌分析、力曲线以及动力学分析在生物领域中的应用。     

原子力显微镜在生物领域中的应用

原子力显微镜(AFM)作为生物样品表面表征的有力工具,具有独特的优势.本文在介绍原子力显微镜基本原理的基础上,综述了原子力显微镜样品制备以及原子力显微镜形貌分析、力曲线以及动力学分析在生物领域中的应用.     

肌动蛋白的原子力显微镜研究

原子力显微镜 (AFM )是一种能够在生理条件下对生物大分子、活细胞表面以及细胞膜下结构进行在体或离体研究的强有力的新型工具 ,具有原子级的成像分辨率和纳牛顿级的力测定功能。目前原子力显微镜已被广泛地应用于生物大分子、超分子体系的结构解析、动力学过程观察 ,分子力学研究及细胞功能鉴定。原子力显微镜能够通过尖锐探针扫描待测样品表面 ,收集被测样品表面地貌坐标数据从而对单分子或细胞进行成像或操作 ,并能通过移动探针、记录探针与样品之间的作用力 ,对生物大分子 (蛋白质、核酸和多糖等 )的结构力学特性进行分析以获取分子构象、功能及其相互关系的有用信息。肌动蛋白是一种细胞内普遍存在 ,具有广泛、复杂生理功能的重要蛋白质 ,原子力显微镜的各项功能已广泛地用于肌动蛋白结构、功能及动力学研究。通过综述原子力显微镜在肌动蛋白研究中的应用 ,阐明了原子力显微镜在现代生命科学研究中的重要意义及巨大应用前景。     

原子力显微镜对人羊膜上皮细胞的观察

目的:在单细胞水平上分析人羊膜上皮细胞的超微结构及其机械性能(粘弹力、杨氏模量、硬度等),为进一步认识细胞结构与功能的关系奠定基础.方法:应用原子力显微镜(AFM)高分辨率、高灵敏度的特点,对人的羊膜上皮细胞进行观察.结果:人羊膜上皮细胞呈椭圆形,由原子力显微镜力位移曲线测量系统,可得粘弹力:1034.375±294.21 pN.硬度:1.1815±0.326mN/m,杨氏模量:16.44±4.67Kpa.结论:AFM能对人羊膜上皮细胞表面超微结构清晰地成像及提供更多更确切的表面信息及机械性能,从而增加对羊膜上皮细胞的认识.     

单个腺病毒颗粒的原子力显微镜液相成像及样品制备方法

原子力显微镜(Atomic force microscopy,AFM)作为一种纳米级高分辨率的探针扫描显微镜,在病毒形态学研究等领域有广泛的应用。为更好地利用AFM在接近病毒生理环境(液相)中观测单个病毒颗粒,选择合适的基底吸附病毒样品是重要的前提保障。本文介绍了一种病毒样品制备及AFM液相成像方法。首先制备疏水化处理的玻璃盖玻片作为吸附基底,再将观察样品腺病毒重组载体颗粒(Adenovirus type 5F35,Ad5F35)吸附于基底上,建立在液相下单个病毒颗粒的原子力显微镜成像方法。通过该方法获取了单个腺病毒颗粒在液相下的高分辨率纳米级高度图(height image),且病毒颗粒保持了约90nm的正确测量高度。实验结果表明疏水化处理的玻璃基底具有良好的吸附力,有助于病毒颗粒牢固地吸附在基底上,且不会引起较大的形变。本研究为AFM观测病毒等生物样品提供了一种较为合适的吸附基底和在液相中的AFM成像方法,对后期开展病毒形态结构、物理属性及其与宿主细胞受体相互作用的研究打下基础。     

结合微针及AFM的单细胞精准激励与力学特性同步测量

目的 细胞力学特性与细胞生理病理变化过程及机体健康状态密切相关,研究细胞力学特性对于揭示生命活动内在机制具有重要科学意义.原子力显微镜(AFM)的出现为单细胞研究提供了新的技术手段,它不仅可以在溶液环境下对单个活细胞的形貌结构进行高分辨率成像,还能够对细胞力学特性进行定量测量.基于AFM的单细胞力学特性研究在过去数十年...     

原子力显微镜在测定颗粒与细胞相互作用中的应用

凭借独特的尺寸效应和理化性质,纳微颗粒在生物医药领域的应用日益广泛,其与细胞的相互作用也备受关注,对其进行定量测量和机制研究愈发重要。目前,原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)由于具有高灵敏度(皮牛级)、高分辨率(纳米级)以及在生理环境中可进行实时检测等优势成为检测颗粒与细胞相互作用的重要工具。利用AFM检测颗粒与细胞相互作用,有助于确定作用过程中的重要参数,解释颗粒在药物递送、免疫响应和细胞力学等应用方面深层次的机制。本文中,笔者就原子力显微镜检测颗粒与细胞相互作用及其应用进行系统的综述,并对其未来的发展方向进行展望。     

原子力显微镜在纳米生物学研究中的应用

原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)自从1986年发明以来,作为一种重要的单分子研究工具,在包括细胞粘附、蛋白折叠以及蛋白间的相互作用等生物学过程的研究中得到了广泛应用。本文主要介绍原子力显微镜的原理,着重于研究相互作用时能垒大小的确定,以及常用的单分子表面修饰方法。     

单分子装置：传感器、连接器、致动器

生物大分子之所以可以实现生物学功能是与其独特的力学性质息息相关的。作为纳米科技领域一个重要工具,原子力显微镜（AFM）可以对纳米尺度的生物大分子进行操纵并检测其力学性质。本文介绍了利用原子力显微镜对几类特殊蛋白以及DNA的力学性质的研究结果,发现这些生物分子具有很好的力学传感、连接和致动能力,将来有望作为单分子装置在纳米世界发挥更多功用。     

基于AFM单细胞力谱技术的淋巴瘤细胞黏附力测量（英文）

细胞黏附在细胞生理功能中起着重要的调控作用,对细胞黏附行为进行定量研究有助于理解生命活动内在机制.原子力显微镜(AFM)的出现为研究溶液环境下微纳尺度生物系统的生物物理特性提供了强大工具,特别是AFM单细胞力谱(SCFS)技术可以对单细胞黏附力进行测量.但目前利用SCFS技术进行的研究主要集中在贴壁细胞,对于动物悬浮细胞黏附行为进行的研究还较为缺乏.本文利用AFM单细胞力谱技术(SCFS)对淋巴瘤细胞黏附行为进行了定量测量.研究了淋巴瘤细胞与其单克隆抗体药物利妥昔(利妥昔单抗与淋巴瘤细胞表面的CD20结合后激活免疫攻击)之间的黏附力,分析了利妥昔浓度及SCFS测量参数对黏附力的影响,并对淋巴瘤细胞之间的黏附力进行了测量.实验结果证明了SCFS技术探测动物悬浮细胞黏附行为的能力,加深了对淋巴瘤细胞黏附作用的认识,为单细胞尺度下生物力学探测提供了新的可能.     

难溶性药用纳米微粒的原子力显微检测

建立用原子力显微镜(AFM)检测难溶性药用纳米微粒的方法。将纳米微粒配成一定浓度的悬浮液,以新鲜裂解的云母表面作为样品载体,在室温下用AFM的接触模式成像,用粒度分析软件进行粒度分析。以此方法对两种微粒(活性炭及氧化锌纳米微粒)进行了成像和测量,同时对两种样品进行透射电镜(TEM)观察。AFM检测结果显示,纳米活性炭微粒形态近似球形,表面较平滑,平均直径为(299±187)nm;纳米氧化锌微粒呈球形,平均直径(50±20)nm,与TEM检测结果具有较高一致性。该法简便可靠。     

胶体金修饰纳米免疫传感器的制备与性能测定

基于原子力显微术,利用电化学、胶体金修饰等,进行与生物分子的结构与功能相关的免疫识别研究。利用分子自组装技术,设计出胶体金修饰CD29免疫传感器,并将原子力显微镜(AFM)针尖修饰CD29后,利用力曲线模式,对免疫传感器进行分子识别及活性点分析。CD29免疫传感器的活性点分析表明,只有62.5%的表面区域有明显力的黏附性,即活性部位,其余部分无活性。通过AFM扫描表面,发现抗体在表面聚集成团状,失去蛋白分子的原有结构,且将活性部位隐藏于内部。推断出这可能是导致蛋白失活的主要原因。     

利用原子力显微镜对A型流感病毒的形态学研究

利用透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)观察流感病毒(H1N1),探讨AFM在病毒形态研究中的应用,为病毒形态学研究提供一种新型、简便、快捷的工具.TEM采用磷钨酸负染方法,AFM采用轻敲模式在大气常温下扫描成像,并对主要指标长度(直径)、Ra、Rq等进行测量.两种方法最终得到相似的形态学结果,流感病毒呈球状、丝状,并有一些形状介于两者之间.TEM提供了流感病毒二维图像,可见钉状突起,AFM则呈现了流感病毒三维图像,且可见病毒表面有凹凸不平的特征和边缘有齿轮状的突起,同时获得表面粗糙度等可以量化指标.与TEM观察相比,原子力显微镜是一种制样简单、观察直观的新型病毒形态学研究工具,其表征参数可以作为病毒形态学研究的量化指标.     

基于AFM的食虫植物天然水凝胶黏液纳米结构原位成像与分析

天然高分子水凝胶以其良好的生物相容性以及生物可降解性在生物医学领域得到了广泛应用,然而由于缺乏合适的观测手段,目前对于纳米尺度下天然状态水凝胶的精细结构及其特性仍然不完全清楚.原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)的出现为生物材料研究提供了新的强大技术手段,但目前利用AFM对天然高分子水凝胶纳米结构进行原位成像的研究还较为缺乏.本文利用AFM对4种不同类型食虫植物(茅膏菜、捕虫堇、瓶子草、捕蝇草)分泌的天然水凝胶黏液的结构进行了高分辨率原位成像与分析.分别将茅膏菜黏液和捕虫堇黏液平铺至云母表面,在空气中进行的AFM成像结果清晰地显示,茅膏菜黏液和捕虫堇黏液中均含有大量纳米纤维结构,且纳米纤维自组装行为具有多样性.分别将瓶子草黏液和捕蝇草黏液平铺至载玻片表面,在去离子水溶液中进行的AFM成像结果揭示了瓶子草黏液和捕蝇草黏液中均含有大量纳米颗粒,对纳米颗粒进行的统计分析显示,捕蝇草黏液中的纳米颗粒尺寸显著大于瓶子草黏液中纳米颗粒的尺寸.研究结果加深了人们对食虫植物分泌的天然水凝胶黏液的认识,为天然生物材料精细纳米结构研究提供了新的方法和视角.     

基于AFM的细胞表面超微形貌成像与机械特性测量研究进展

原子力显微镜(AFM)以其独特的优势(纳米级空间分辨率、皮牛级力灵敏度、免标记、可在溶液下工作)成为细胞生物学的重要研究手段.AFM不仅可以对活细胞表面超微形貌进行可视化表征,同时还可通过压痕技术对细胞机械特性(如杨氏模量)进行定量测量,为原位探索纳米尺度下单个活细胞动态生理活动及力学行为提供了可行性.过去的数十年中,研究人员利用AFM在细胞超微形貌成像和机械特性测量方面开展了广泛的应用研究,展示了有关细胞生理活动的大量新认识,为生命医药学领域相关问题的解决提供了新的思路;同时AFM自身的性能也在不断得到改进和提升,进一步促进了其在生命科学领域的应用.本文结合作者在应用AFM观测纳米尺度下癌症靶向药物作用效能方面的研究工作,介绍了AFM成像与细胞机械特性测量的原理,总结了近年来AFM用于细胞表面超微形貌成像与机械特性测量所取得的进展,讨论了AFM表征与检测细胞生理特性存在的问题,并对其未来发展方向进行了展望.