原子力显微镜技术在细胞力学和病理学研究中的应用

原子力显微镜(AFM)由于具有纳米量级的空间分辨率和皮牛(pN)量级的力分辨率已经在活细胞和细胞组织超微结构的研究中取得重大进展,该技术为细胞生物力学的研究提供了新方法。通过力曲线可以得到与单个细胞的力学性质相关的信息。细胞弹性的变化是生物细胞发生病变的特征之一。利用AFM研究各种细胞的弹性特性,为疾病的早期诊断和治疗以及病理机制的研究提供了一种强有力的工具。本文主要综述了近些年用AFM技术研究疾病相关的细胞弹性特性的应用新进展,如发现多种类型的癌细胞都比健康细胞软,以及在相关血液性疾病(如冠状动脉疾病、高血压和糖尿病)中红细胞的弹性也发生了变化。这些特性可对疾病的辅助诊断提供参考,为病理学和临床医学研究提供了新依据。     

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。     

原子力显微镜研究UV-B对I型胶原结构的影响

利用原子力显微镜(AFM)成像技术观察胶原蛋白溶液在UV-B照射前后形态的变化,发现UV-B引起胶原纤维交联度的增加,当交联达一定程度后,照射时间的增加对交联度增加的影响不明显。AFM作为一种高分辨的表面分析仪器,为分子生物学领域的研究提供了一种新的手段。是探讨胶原光作用机理直观、有效的方法。     

DNA原子力显微镜成象方法研究

采用Ｓｅｐｈａｄｅｘ色谱柱分离,保温稀释的ＤＮＡ溶液,不仅可除去ＤＮＡ链上吸附的盐,而且可使盘绕一起的ＤＮＡ链部分展开;在此基础上,通过采用苯二甲基苄基溴化胺（ＢＡＢ）－甲酰胺微量展层技术,可使钠克级ＤＮＡ完全展开的云母基底上,通过无菌水和无水醇洗涤样品表面,不仅可除去杂质颗粒,而且可使展开的ＤＮＡ链有效地固定的基底上,实验结果表明,通过以上较为系统的样品制备方法,可获得满足原了力显微镜（ＡＦＭ）     

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.     

原子力及原子力声显微镜应用于生物学领域的回顾与展望

回顾了显微镜的发展史,着重介绍了原子力显微镜的工作原理,工作模式,成像特点及其在生物学领域的应用。对最新的原子力声显微镜的发展做了展望。     

原子力显微镜对纳米生物结构的观察和操纵

原子力显微镜不仅能对纳米生物结构进行观察,而且也能对其进行操纵。对纳米生物结构的观察已深入到生物大分子结构水平。原子力显微镜对生物大分子的操纵包括从染色质中提取DNA用于基因分析、对膜蛋白的结构进行观察、对蛋白构象进行可控操纵等。这些纳米技术的应用将揭示生物系统更多的结构和功能信息。     

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。     

原子力显微镜在双微体形态学研究中的应用

原子力显微术(atomic force microscopy,AFM)是一种新型的纳米显微技术,由于其拥有标本制备简单、分辨率高等优点,因此常用于细胞超微结构的观察。双微体(double minute chromosomes,DMs)是基因扩增的主要表现形式,经常出现在肿瘤细胞及耐药细胞中,可使肿瘤细胞获得生存优势或产生耐药性,因此对双微体进行研究可使人类了解肿瘤的生长特性及其抗药性的产生机理。为寻找一种研究双微体的有效方法,本实验利用原子力显微镜对小鼠耐氨甲喋呤细胞3T3R500中的双微体进行观察,在获得双微体高分辨AFM形态图的同时,还对双微体的大小进行了测量,发现细胞中双微体大小存在差异。此外,就原子力显微镜在双微体研究中的一些技术细节进行了探讨。实验结果表明原子力显微术是研究双微体的一种有效手段。     

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.     

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。     

钝顶螺旋藻表面微观形貌的原子力显微镜研究

该文应用原子力显微镜(AFM)纳米级的分辨率对钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)表面微观形貌进行了研究,获得了扫描范围为5.000×5.000μm、1.000×1.000μm和400.0×400.0nm三组清晰、稳定的图像,并对其进行了线性分析。结果表明:螺旋藻表面由紧密且无序堆积的突起结构组成,其高度小于20nm;突起结构高度从3nm~15nm不等,平均高度约为8~9nm。此法用于生物体表面,操作简单、快速、灵敏度好且样品无损伤,结果令人满意。     

原子力显微镜定量测定采后蘑菇的表面粗糙度

蘑菇表面的失水情况是评价采后蘑菇质量的重要指标.我们提出用原子力显微镜定量测定蘑菇表皮的粗糙度来表示表面的皱缩程度,用算术平均粗糙度和平方根粗糙度表示.双孢蘑菇(Agaricus bisporus(Lange)Sing)贮藏前的算术平均粗糙度为(34.033±5.116)nm,经过2d贮藏,在2℃、25℃和动态温度自发气调贮藏下,其算术平均粗糙度分别为(40.139±3.359)nm、(65.356±8.253)nm和(43.670±9.280)nm.平方根粗糙度值与算术平均粗糙度值有相似的变化趋势,两者均随贮藏时间的延长和温度的增加而增大.表皮的三维图像直观地表示出水分的蒸发过程,变化趋势符合粗糙度值的变化,特别是在贮藏的早期阶段(0～2 d).由粗糙度分析的结果可以区别不同的贮藏条件表明,原子力显微镜测定的粗糙度指标可有效地表示采后蘑菇的表面失水情况.     

原子力显微镜定量测定采后蘑菇的表面粗糙度(英文)

蘑菇表面的失水情况是评价采后蘑菇质量的重要指标。我们提出用原子力显微镜定量测定蘑菇表皮的粗糙度来表示表面的皱缩程度,用算术平均粗糙度和平方根粗糙度表示。双孢蘑菇(Agaricus bisporus(Lange)Sing)贮藏前的算术平均粗糙度为(34.033±5.116)nm,经过2d贮藏,在2℃、25℃和动态温度自发气调贮藏下,其算术平均粗糙度分别为(40.139±3.359)nm、(65.356±8.253)nm和(43.670±9280)nm。平方根粗糙度值与算术平均粗糙度值有相似的变化趋势,两者均随贮藏时间的延长和温度的增加而增大。表皮的三维图像直观地表示出水分的蒸发过程,变化趋势符合粗糙度值的变化,特别是在贮藏的早期阶段(0～2d)。由粗糙度分析的结果可以区别不同的贮藏条件表明,原子力显微镜测定的粗糙度指标可有效地表示采后蘑菇的表面失水情况。     

Direct Force Measurement of the Interaction Between Liposome and the C2A Domain of Synaptotagmin I using Atomic Force Microscopy

The binding force between a liposome and the C2A domain of synaptotagmin I was determined by an atomic force microscopy (AFM). Liposomes were immobilized on the surface of the L1 sensor chip and the C2A domains, which recognize phosphatidylserine, were chemically conjugated onto a gold-coated cantilever tip. The average interaction force between the C2A domain and the liposome was 306 (±57) pN while the force between untreated cantilever and the liposome was 58 (±16) pN. This work helps understand the physicochemical interactions between proteins and lipid vesicles for the design of high affinity protein probes against the apoptotic cell surface. Revisions requested 13 December 2005; Revisions received 9 January 2006     

利用原子力显微镜识别成像

细胞膜和细胞内特异蛋白的有效定位与定性,对于了解细胞运动、移植和分化等机制及细胞之间的相互作用非常关键。原子力显微镜灵敏的力学性质在研究生物分子的相互作用和特定分子的免疫识别中得到了广泛的应用,在细胞表面的特异性分子的定位过程中,不像免疫荧光成像一样需要复杂的样品准备,更重要的是能有效地进行特异性和非特异性的识别,并对识别位点可视化。本文从分子识别、功能化探针、基于力-体积成像及与动态力学显微镜结合成像等模式方面,综述了原子力显微镜在生物应用中的识别成像。     

用原子力显微镜观察人类精子的表面结构

目的:探讨用原子力显微镜观察精子表面结构的方法。方法:经常规洗涤正常人精液后进一步除去精子表面和生理溶液中的蛋白质,直接用原子力显微镜观察人类精子的表面形态。结果:获得了人类精子表面的细微结构和精子头的三维数据。精子全长约47μm,精子头约4.6μm,顶体位于精子头前端1/2~2/3,顶体前端扁平。精子赤道区有两圈环形凸起。结论:不需特殊处理,用原子力显微镜能直接观察精子表面的超微结构,并获得量化的三维数据。     

Atomic Force Microscopic Observation of Escherichia coli Ribosomes in Solution

Ribosomes of Escherichia coli were visualized in buffer solution by atomic force microscopy (AFM). A series of time-dependent AFM images showed that ribosomes spontaneously adsorb on mica. Although ribosomes observed in air are forced to flatten on the surface, the height of ribosomal particles obtained under a physiological buffer solution is 21.8±0.5 nm, which is consistent with the ideal diameter. We succeeded in observing single ribosomes in a near-native condition.