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.     

不同垦复方式油茶林土壤节肢动物多样性特征

【目的】油茶新造林特别是纯林不断骤增导致油茶林害虫发生日趋严重,食用茶油安全倍受威胁。为探索有效控制油茶林害虫发生的途径,保护分解者跳虫等土壤节肢动物多样性。【方法】基于Tullgren干漏斗法和巴氏罐法,对半垦复油茶幼林、全垦复油茶幼林、全垦复油茶成林和未垦复油茶成林4种不同油茶林的20个土样和15个凋落物样中的土壤跳虫和土壤其他节肢动物多样性特征进行了研究。【结果】共分离出跳虫315头,隶属6科8属;其他土壤节肢动物11科17种295头。多样性分析结果表明,油茶成林地比幼林地土壤动物的多样性指数高,多样化的地被物有利于提高土壤动物的多样性,垦复和施肥等人为干扰显著地降低土壤跳虫的多样性,却有利于增加罐诱土壤动物的多样性,水源是土壤动物生存的关键因子,对林地跳虫和罐诱动物的多样性提高有显著促进作用。【结论】探明了不同垦复类型油茶林土壤跳虫和土壤其他罐诱节肢动物多样性特征,对合理开展油茶林垦复,发挥油茶林土壤跳虫和土壤节肢动物分解功能提供了科学依据。     

基于原子力显微镜的溶液环境下单个天然状态病毒颗粒多参数成像及纳米力学特性分析（英文）

目的 研究单个病毒颗粒的行为特性对于揭示调控病毒生命周期的内在机制、发展新型抗病毒治疗方法具有重要基础意义。原子力显微镜（AFM）的出现为高分辨率探测单个病毒颗粒的结构和力学特性提供了新的强大工具,极大地促进了物理病毒学的发展。然而,目前人们对于力学特性在病毒生命活动过程中调控作用的认知仍然很不足,特别是利用多参数AFM成像技术对病毒颗粒开展的研究还不多见。本文结合AFM多参数成像技术和压痕实验技术研究了溶液环境下化学刺激诱导的单个天然状态病毒颗粒结构及力学特性动态变化。方法 通过在盖玻片基底表面覆盖一层多聚赖氨酸以将慢病毒颗粒吸附到基底,随后利用AFM直接在溶液环境下对天然状态的单个病毒颗粒进行探测。基于AFM峰值力轻敲（PFT）多参数成像模式,同时获取单个病毒颗粒的形貌结构及力学特性图。在AFM形貌图导引下控制AFM探针移动至单个病毒颗粒中央部位进行压痕实验以测量病毒力学特性。利用75%酒精溶液对病毒颗粒进行处理后,对病毒颗粒的形貌结构及力学特性变化情况进行观测。结果 利用AFM在溶液环境下可对单个病毒颗粒的形貌及力学特性进行高质量成像表征,实验结果显示病毒颗粒在空气中和溶液中分别...     

利用AFM探测淋巴瘤细胞表面CD20抗原与其抗体的相互作用

在分子水平阐明细胞生理活动深层次的机制是当前生命科学的重要研究课题. AFM的发明为揭示细胞生理活动的分子本质提供了新的技术手段. 利用AFM单分子力谱技术在近生理环境下对B淋巴瘤细胞表面的CD20抗原与其抗体Rituximab之间的特异性结合反应进行了探索性的研究, 通过对探针进行功能化, 测量了CD20抗原与Rituximab之间的特异性结合力, 同时观察了CD20抗原在B淋巴瘤细胞表面的分布, 并分析了在外部拉力作用下, CD20-Rituximab复合物的分子内力与伸长量的关系. 实验结果为深入研究Rituximab的作用机制奠定了基础.     

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.     

高压氧对颅脑损伤患者血液流变学的影响

目的:探讨颅脑损伤患者血液流变学变化及高压氧治疗的影响.方法:经确诊的颅脑损伤患者72例,按是否接受高压氧治疗分为高压氧治疗组(HBO组)37例,男22例,女15例;对照组35例,男11例,女24例.对照组仅采用常规及对症治疗,未使用止血药物及抗纤溶药物;HBO组加用高压氧治疗,加压20 min,稳压压力0.23 MPa,吸氧80 min,中间休息10 min,减压20 min,1次,d,10次1疗程,2个疗程,检测治疗前后血液流变学指标.结果:HBO组的总有效率明显高于对照组(P<0.05),同时HBO组全血黏度、血浆黏度、全血黏度、红细胞压积(%)、血沉(MM/H)、全血还原粘度、红细胞刚性指数、红细胞聚集指数均有明显下降,而红细胞变形指数、红细胞电泳指数升高,与治疗前比较有统计学差异(P<0.05).结论:HBO能明显改善颅脑损伤患者的血液流变学指标,促进神经功能恢复.     

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...