生物单分子光学探测方法的进展

活细胞中单分子的实时显视是单分子生物学的关键技术,本文针对单分子显视的光学方法做了评述。分别描述了共焦荧光显微术、荧光全内反射显微术以及荧光共振能量转移探测的技术细节,分析了这些技术对于单分子探测所具备的优势和不足。并对单分子方法的未来发展给出预测。指出包括原于力在内的各种探测手段的联合使用和创新荧光染料技术是进一步提高分辨率的突破口。而随着高灵敏和低噪音探测器的发展,各种新方法的出现也有可能突破目前荧光染料尺度给予的分辨极限。     

原子力显微技术成像在生物医学中的应用

原子力显微技术利用探针尖端与标本之间相互作用的力场对标本进行三维成像。这种成像可在生理条件下进行 ,可进行动态观察和标本容易制备是有别于其它成像技术如电子显微镜成像等的特点。对于细胞和生物大分子 ,能够在生理条件下成像具有重要意义。它意味着人们在认识生命本质的方法学方面 ,又向前迈出了新的一步。本文简要综述对细胞和生物大分子的成像在生物医学方面的应用。     

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。     

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。     

共聚焦显微技术简介

共聚焦显微镜在生物学研究中得到广泛应用,共聚焦显微技术按照显微镜构造原理的不同分成激光扫描共聚焦和数字共聚焦显微技术两种,共聚焦技术具有成像清晰,获得三维图像,进行多标记观察,活细胞内动态生理反应的实时观察记录,定性定量分析等优势,与共聚焦显微技术相关的技术有荧光染料的选择,荧光指示剂装载以及图像数据处理等。     

海马神经元新连接结构的初步原子力显微观察

目的:利用原子力显微技术(AFM)观察原代培养的海马神经元超微结构及其相互间的连接结构。方法:选择生长良好的海马神经元,用戊二醛固定30min后,固定于AFM基底上进行扫描和观测。结果:正常海马神经元表面光滑,起伏均匀、规律,突起及细胞之间的超微结构清晰,神经元胞体间存在膜性连接及长程非突触性突起连接。结论:神经元间存在直接膜性连接和长程非突触性突起连接结构。     

原子力显微技术在观测微生物表面形态中的应用

原子力显微技术作为一门新发展起来的显微成像技术,不仅具有在近生理条件下对样本实时、高分辨率三维成像等特点,而且能通过力矩测量探知样本物理性状。即给人们认识微生物的表面结构提供又一平台,也为揭示微生物表面结构与功能之间的关系提供一种新方法。介绍了对微生物表面形态观测中常用测量模式和某些样品固定方法:多孔膜技术、凹陷技术,概括近年来原子力显微技术在微生物学中的应用情况。     

线虫荧光标记稳定表达系的建立

目的:建立稳定表达的PHluorin标记的线虫种系,为囊泡在线虫ALA神经元上分泌机制的研究提供模型。方法:采用了国际先进的线虫转基因技术,将构建的Pida-1IDA-1:PHluorin质粒通过显微注射到线虫的母代,通过筛选后得到稳定表达的种系。结果:通过DIC显微镜整体检测和全内反射荧光成像技术(Tirfm)细胞检测,蛋白表达的位置正确,通过高倍数体式显微镜确定稳定种系中阳性率高达99%。结论:建立了一个稳定表达的荧光标记线虫种系,为进一步在线虫上研究囊泡分泌提供了很好的模型。     

激光共焦显微成像的最新进展及其在生命科学研究中的应用

激光扫描共聚焦显微镜近年来得到了迅速发展,是近代最先进的细胞生物医学分析仪器之一。通过它可以对观察样品进行无创断层扫描和成像,在生物学和医学研究诊断的各个方面都得到了广泛的应用。本文主要介绍了激光扫描共焦显微镜的基本原理和发展状况,并着重介绍了在共焦荧光显微镜中采用薄荧光层和切片成像特性图来表征成像状态的功能。这种方法一般用于表征共聚焦和多光子显微镜的成像特性,是比较显微镜切片成像条件、成像质量等相关性能的重要依据。     

激光辐照微藻的显微图像观察及荧光定量分析

利用激光共聚焦扫描显微镜观察激光辐照前后微藻细胞叶绿体自体荧光图像,并对荧光变化进行定量分析。用Nd:YAP激光辐照扁藻、金藻及三角褐指藻。实验结果表明:Nd:YAP激光辐照后,藻细胞荧光光谱峰位不变,但荧光峰值发生较大变化,在激光促长剂量辐照下,几种微藻细胞的荧光强度均比对照组强。激光辐照微藻产生的生理刺激效应可以反映在细胞的荧光特性与强度变化上。激光共聚焦扫描显微镜可以作为微藻激光生物效应研究的一种有效方法。     

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。     

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。     

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。     

原子力显微技术在细胞生物学中的应用

对近年来原子力显微技术(AFM)在细胞生物学中的应用大致归纳为几个方面进行了简单介绍,还指出了细胞表面结构难于识别、细胞内部结构难以原位观察等AFM应用于细胞生物学中的难题,并提出了“形状探针”的概念以及超薄切片的思路以解决这些难题。AFM在细胞生物学中的应用研究还远远不足,需要更多的科学工作者加入其中。     

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.     

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。     

Atomic Force Microscopy of Plant-Parasitic Nematodes

A simple method for atomic force microscopy (AFM) of nematode cuticle was developed to visualize the external topography of Helicotylenchus lobus, Meloidogyne javanica, M. incognita, and Xiphinema diversicaudatum. Endospores of two isolates of the nematode parasite, Pasteuria penetrans, adhering to M. incognita and X. diversicaudatum were also visualized and measured by this technique. Scanning procedures were applied to specimens killed and dehydrated in air or dehydrated and stored in glycerol. Atomic force microscopy scanning of nematodes in constant height mode yielded replicated high-resolution images of the cuticle showing anatomical details such as annulations and lateral fields. Submicrometer scale images allowed the identification of planar regions for further higher resolution scans.     

人工操纵病毒的原子力显微镜研究

人工操纵生物大分子是目前科学研究的一个前沿领域, 我们利用改进的“分子梳”方法,首次实现了复杂的体系——一种线性噬菌体病毒的人工拉直与定向. 这种操纵是在大面积平整的固体表面实现的, 并利用原子力显微镜对拉直前后的病毒进行了观察与测量.