条形码微流控芯片在分泌蛋白检测方面的应用

微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样少、分析速度快等特点,它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析,并且可以实现在线样品的预处理及分析全过程。一种条形码微流控芯片能够以高密度的单链DNA为模板,从而克服了传统蛋白质微流控芯片固定在固体表面容易变性的缺点,既解决了稳定性的要求,又满足芯片平行处理大量数据的要求,可以用来大量的、快速的定量检测细胞的分泌蛋白。条形码微流控芯片因其对样品要求简单、低耗高效、高通量等特点正在成为分泌蛋白检测的最具吸引力的分析工具,在样品分析与检测以及临床检测研究等领域得到了广泛的应用。     

近场扫描光学显微镜及其在生物学领域的应用

评述了近场扫描光学显微镜（near-field scanning optical microscopy,NSOM）的仪器构造、工作原理及其在生物学领域的应用成果。对NSOM目前存在的主要问题进行了讨论,并展望了NSOM在该领域的发展潜力。     

天花粉蛋白对红细胞损伤作用的AFM研究

目的：利用原子力显微镜（atomic force microscopy,简称AFM）观察红细胞（red blood cells,简称RBC）与天花粉蛋白（trichosanthin,简称TCS）作用后形态上的变化以及细胞膜的损伤情况。方法：将1.2mg/ml的TCS溶液与红细胞的PBS缓冲溶液（pH7.4)按1：4的比例混合,在35℃温度下作用2h后,用原子力显微镜观察受损的红细胞,与正常红细胞进行对比。结果：（1）与正常红细胞相比,与TCS作用后的红细胞的高度明显降低,凹陷部分更加明显。（2）对红细胞上小范围扫描成像的结果显示,受损后的红细胞膜表面结构发生了变化,膜表面颗粒排列的特征依然存在,但颗粒之间开始产生连接。结论：TCS能损伤红细胞膜,改变细胞膜的微结构,引起红细胞的溶血作用。     

AFM对3T3-L1前脂细胞及其骨架的可视化研究

目的:为脂肪细胞分化提供数据,加深对3T3-L1细胞分化机制的了解.方法:应用AFM对3T3-L1前脂细胞的形貌、超微结构、机械性能和细胞骨架进行了可视化研究.结果:3T3-L1细胞舒展,伪足丰富,膜表面有大小不一的斑块和突起.通过统计分析得出3T3-L1细胞的高低差,均方根粗糙度、平均粗糙度和平均高度分别为622.3nm、77.34nm、55.80nm、393.1nm;AFM针尖与细胞膜表面的相对粘弹力为95.10±19.41pN,平均硬度为2.36±0.39mN/m,杨氏模量为4.85±0.99kPa.AFM对3T3-L1细胞骨架成像,观察到骨架南排列整齐的大纤维束和细小的微纤维以及颗粒状蛋白组成,形成网络结构.结论:细胞形貌结合细胞的机械性能可知3T3-L1细胞生长状态良好,细胞的移动迁移能力强.     

原子力显微镜研究不同刺激条件下T细胞的形态和生物力学特性

T细胞的抗原识别和活化可以直接影响整个免疫应答的性质、效能和结果,在人体免疫反应中具有核心作用.细胞的形态结构和力学特性决定着细胞的功能的发挥.利用原子力显微镜（AFM）从纳米水平和皮牛顿量级探测分析静息的T细胞和不同刺激剂（超抗原SEA和植物凝集素PHA）活化的T细胞的形态结构和生物力学特性.研究发现静息的T细胞呈较为规则的圆形,细胞表面相对光滑均一,活化后细胞高度和体积明显增大,体积增大为静息T细胞的2~3倍,高度增加了约50%,这是T细胞经过刺激剂活化后增殖、分化而增大的表现.同时发现活化后的T细胞表面粗糙度增大,细胞表面形成100 nm~1 μm颗粒状团簇结构.这种微纳结构域的形成与T细胞经过活化后细胞表面分子表达和细胞因子的分泌有关,并且与免疫突触的形成和功能发挥密切关联.经过PHA和SEA活化后的T细胞表面粘附力增大,是静息的T细胞的3-6倍,而细胞硬度明显减小,这种力学特性的变化有利于T细胞与病原体的相关作用从而清除病原体.通过AFM的研究,可以进一步的了解T淋巴细胞形态变化与细胞行为之间的关系,为更好地理解T细胞的结构与功能提供了更多可视化的依据.     

Ⅰ型胶原蛋白在云母表面自组装的AFM研究

目的：利用原子力显微镜(AFM)观察不同浓度、pH值的I型胶原溶液在云母表面的自组装情况,从而研究样品浓度和酸度对胶原蛋白自组装的影响。方法：配制0．8μg/ml、8μg/ml、0．5mg/ml、1．0mg/ml、4mg/ml的胶原醋酸溶液(pH值2．7—3.0)和0.2mg/ml、0．5mg/ml、1．0mg/ml的胶原PBS溶液(pH值7．2—7．4)。取5μl的胶原蛋白溶液,滴于新剥离的云母表面,空气中在25℃室温下自然干燥后用AFM观察。结果：酸性条件下,低浓度时胶原蛋白在云母表面只是简单的吸附,随着浓度的增加,胶原分子在云母表面开始组装形成网状的结构,当浓度达到饱和浓度时,胶原形成无规线团结构。在中性条件下,胶原更容易行成纤维,随着浓度的增加,纤维的直径和长度都随着增加。结论：胶原蛋白分子有在固体表面进行自组装的特性,自组装的结果与样品的浓度、样品溶液的pH值有着很大的关系。     

原子力显微镜对壳聚糖分形结构的研究

利用原子力显微镜（Atomic Force Microscope,AFM)研究了壳聚糖分子在云母表面的分形聚集生长过程,并对壳聚糖分形生长的作用机理及其生长过程进行研究,发现壳聚糖分子在聚集生长过程呈传统的具有分形特征的正态分布和奇异分布。在壳聚糖聚集生长过程中,由于溶液的自然挥发,形成了云母基片中心位置的壳聚糖浓度相对较高,而周围壳聚糖的浓度相对较低的阶梯分布,因此呈现出中部的胶粒大而周围的胶粒较小的现象。AFM图像显示在云母片的中心部位壳聚糖分子聚集生长为“树”形结构而在边缘部位呈“星”形结构,这两种结构都具有典型的自相似性,壳聚糖的分形生长与其计算机模拟树形模式和DLCA模式拟合得很好。     

壳聚糖对羟基自由基的清除作用研究

通过Fenton体系模拟了体内羟基自由基,并借助原子力显微镜（AFM）和通过荧光实验分别定性和定量研究了壳聚糖（CS）对羟基自由基的清除作用。通过AFM对红细胞成像来观察细胞的整体表面结构和微观结构,根据平均粗糙度和细胞微观结构的有序性来说明CS对羟基自由基的清除;由荧光实验中荧光强度的改变来说明不同浓度和不同分子量的CS清除自由基的效率。两种测量手段都一致地表明了CS能有效地清除自由基,而且清除效率随着CS浓度的增大而升高,随着CS分子量的增大而降低。     

AFM探测缺铁性贫血病人的红细胞

在纳米量级上探测红细胞生理病理特性对于揭示疾病的起源、早期诊断和有效的治疗是十分重要的。疾病可以从分子水平上扰乱红细胞的形貌和功能。缺铁性贫血病人的红细胞的形貌具有严重的表面畸形。通过高分辨率的原子力显微镜成像研究了健康人和缺铁性贫血病人红细胞的整个形貌和表面膜的差异。结果表明,红细胞的形貌参数（例如细胞的峰、谷、峰谷差、表面起伏和标准方差）可以探测健康和病理的红细胞。因此,红细胞的形貌信息可望成为诊断健康和疾病,以及评估治疗效果的重要指标。     

应用原子力显微镜分析猪脂肪前体细胞的分化

脂肪形成过程中发生的异常变化与许多疾病的产生有着密切的关系。为深入了解脂肪形成的机制,利用原子力显微镜研究脂肪前体细胞向成熟脂肪细胞分化前后细胞形貌、超微结构和机械性能的变化。结果表明,脂肪前体细胞与成熟脂肪细胞在形貌上存在明显的差异。在超微结构的探测中成熟脂肪细胞表面粗糙度低于脂肪前体细胞。通过力曲线的分析得出,分化前后两种细胞的机械性质均发生改变。脂肪前体细胞在粘弹力、硬度和杨氏模量的研究中比成熟脂肪细胞都高出约20％。原子力显微镜在纳米尺度上分析脂肪前体细胞向成熟脂肪细胞分化过程中细胞膜的改变,其研究结果为进一步探讨脂肪形成机制提供可视化定量数据。