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抗癌药物卡铂与DNA分子相互作用的原子力显微镜研究
目的:本论文主要研究抗癌药物卡铂在体外与长度为1341bp的DNA链相互作用的机理.运用原子力显微镜来直接观察卡铂和DNA分子作用后引发的DNA的结构、形貌和长度的变化,来阐明卡铂和DNA的作用方式.方法:卡铂和DNA分子首先在溶液中相互作用,然后取少量作用后的溶液用于原子力显微镜的观察.结果:卡铂与DNA相互作用后,DNA链发生弯曲,长度缩短,且随着浓度提高,长度缩短程度变大.
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扫描探针电子显微镜综述
新的设计思想带来新的技术革命,STM巧妙地利用探针近场(近距离)探测方法、隧道电流理论、压电陶瓷扫描方法等现代科学技术,大大扩展了显微技术的深度.借鉴STM的方法,许多新型的显微仪器和探测方法相继诞生.这些显微仪器适用于不同的领域,具有不同的功能.虽然它们功能各异,但都有一个共同的特点:使用探针在样品表面进行扫描.科学界把这类显微仪器归纳到一起,统称为扫描探针显微镜.本文分别对扫描探针显微镜家族中的原子力显微镜,近场光学显微镜和弹道电子发射显微镜的性能和特点进行综述.
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原子力显微镜应用于不同产地中药材质地鉴别的定量化研究
目的:中药饮片产地鉴别在中药材生产与使用中占有重要地位.传统方法经常通过不同质地的鉴别来区分中药材的产地,其方法简便、实用,但缺乏定量指标.定量数据提取将有效提升中药饮片产地鉴别的可靠性与科学性.方法:本研究尝试应用原子力显微镜,对来源于不同产地的常用中药材,麦冬Ophiopogonis Radix、玉竹Polygonati Odorati Rhizoma、郁金Curcumae Aromaticae Radix等进行微区力学性质的定量表征.结果:不同产地的上述中药在硬度和黏性上有显著性差异.结论:此种方法有望成为不同产地中药材质地鉴定中一种新的定量方法.
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白杨素与瘦素蛋白相互作用研究
利用紫外和荧光光谱及原子力显微镜技术,研究白杨素与瘦素之间的相互作用关系,深入阐明白杨素抗肥胖的作用机制.采用紫外光谱、荧光光谱,测定白杨素与瘦素蛋白相互作用的结合方式,结合力,结合常数,利用原子力显微镜观察白杨素对瘦素表面形态的影响.紫外光谱结果显示,随着白杨素的加入,瘦素肽键特征峰处出现10 nm的红移,并且270 nm处出现新的峰;荧光光谱结果显示白杨素能与瘦素发生强结合,两者相互作用机制为静态猝灭机制,在pH 7.4及温度25,37℃条件下,两者的结合常数(Ka)分别为(0.41±0.05) ×106和(3.26 ±0.46)×106 L·mol-1,结合位点数(n)为1.02 ±0.04及0.51±0.01,其结合力主要是疏水作用力.原子力显微镜显示,白杨素可以改变瘦素蛋白表面形态,通过疏水作用,使瘦素蛋白发生团聚.以上结果表明白杨素可以通过与瘦素结合并改变其结构,影响瘦素功能,从而参与瘦素水平的调节,其构效关系为白杨素抗肥胖机制提供理论依据.
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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 5 F35,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.
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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.
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原子力显微镜在病毒学研究中的应用
1982年德裔物理学家G.Binnig和H.Rohrer发明了具有原子级分辨率的扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,STM),使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和相关的理化性质,两位科学家因此荣获1986年诺贝尔物理学奖[1].在STM基础上发展起来的利用探针扫描技术的一类显微镜统称为扫描探针显微镜(SPM),包括扫描隧道显微镜、原子力显微镜、摩擦力显微镜、磁力显微镜、近场光学显微镜和弹道电子发射显微镜等.档
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原子力显微镜在生物医学研究中的应用
原子力显微镜(AFM)具有纳米级成像分辨率、皮牛顿级力分辨率和可在接近生理条件下对生物样品直接表征等独特的优越性,已成为生命科学研究中的重要工具.本文主要从生物大分子成像和生物分子间相互作用力测定两个方面介绍AFM在生物医学领域中应用的新进展.
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高精度原子力显微镜用于超顺磁性氧化铁纳米粒子的表征
目的:将高精度原子力显微镜用于葡聚糖包被的超顺磁性氧化铁(SPIO)纳米粒子表征,探讨它作为载体用于磁共振成像的可能性.方法:通过共沉淀法合成SPIO,分别采用透射电镜和高精度原子力显微镜对粒子进行观察.结果:透射电镜显示葡聚糖包被的SPIO核心部分即铁粒子外形主要为球形,分布比较均匀,粒径不超过5nm,不能显示葡聚糖包被后的整个粒径;而高精度原子力显微镜显示葡聚糖包被的SPIO呈立方体形,颗粒均匀,核心铁粒子直径在5nm内,葡聚糖包被后的实际粒径在20～35nm之间.结论:对于葡聚糖包被的SPIO表征检测,高精度原子力显微镜大有可为.
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基于AFM形态学观察的细胞铺展机理的假想
本研究提出了细胞铺展机理的三个可能模型:"橡皮泥"模型、"钢筋混泥土"模型和"自我膨胀"模型.应用原子力显微镜观察了处于不同铺展程度、具有不同形态的人骨髓间充质干细胞的整体和局部外部形貌,并根据观察结果,初步推断"钢筋混泥土"模型可能就是细胞铺展的机理.尽管证据还不够充分,需要进一步的研究,却为今后的研究提供了可能的模型和研究手段.细胞铺展机理的解决必将进一步促进细胞生物学和生物医学工程等学科的发展.
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原子力显微镜测量心肌细胞杨氏模量的研究现状
自原子力显微镜面世以来,已越来越广泛地被应用于各个领域的研究,尤其在细胞的微观领域有其独特的优势与价值.文中评述了近些年利用其测量表征细胞弹性的杨氏模量的方法和进展,并着重论述杨氏模量在心血管疾病中的应用研究.心肌细胞的杨氏模量不仅呈现随年龄的增长而增大的趋势,且与心血管的疾病有明显的相关关系.因此,测量心肌细胞的杨氏模量可以研究病变心肌细胞的物理改变,有助于了解心脏疾病,尤其是心衰及心梗的病理变化.
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表面等离激元共振(SPR)生物传感器对聚氨酯材料血浆蛋白吸附的实时原位动态研究
应用实验室自行研制的自动扫描式表面激元共振(SPR)生物传感器对三种聚氨酯材料进行了血液蛋白质吸附实验,以传感片上的金膜作为对照材料.同时应用原子力显微镜对金膜和聚氨酯材料的超微结构与材料表面上所吸附的蛋白质进行了表征.实验结果显示,四种材料对纤维蛋白原和IgG的吸附量顺序均为:金膜>H50-0>H50-50>H50-100.T-检验结果表明,金膜对纤维蛋白原和IgG吸附量与三种聚氨酯材料均有显著差别.该结果表明聚氨酯材料的血液相容性明显好于金膜对照材料.
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三种哺乳动物牙釉质超微结构与硬度关系的初步研究
应用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)对三种哺乳动物牙釉质超微结构进行了表征,并应用维氏硬度计对其进行硬度测试.通过AFM观察发现,人的牙釉质表面主要含有圆形结构;猪的牙釉质表面以片状结构为主;牛的牙釉质表面基本都是圆形结构.从三种牙釉质的SEM图中都观察到釉质晶体结构.硬度测试测得的人、猪、牛牙釉质的维氏硬度值分别为370kg/mm2、336kg/mm2、282kg/mm2.对照AFM、SEM和硬度测试结果,发现三种牙釉质硬度的不同与牙釉质晶体宽度和致密性有关.
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碳纳米管原子力显微镜探针对生物样品高分辨率成像的研究
本研究将碳纳米管安装到原子力显微镜的标准硅探针上,制备了碳纳米管原子力显微镜针尖,运用其对生物样品进行高分辨率的成像研究,成功地获得了DNA的精细结构和G型免疫球蛋白(Immunoglobulin-G, IgG)的Y形结构,这用传统的原子力显微镜针尖是无法获得的.
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原子力显微镜对骨髓CD34+细胞的膜表面超微结构研究
本研究目的是利用原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)观察骨髓CD34+造血细胞的膜表面超微结构,对比正常人与白血病患者CD34+造血细胞膜表面超微结构的形态学差异.将免疫磁珠分离仪富集的CD34+细胞滴至新鲜剥离的云母片上,在空气中干燥后用AFM进行观察.结果表明:利用AFM附带软件IP2.1的线分析及面分析功能,得到正常人与白血病患者CD34+造血细胞膜表面结构的几何参数,经比较,白血病患者CD34+造血细胞的高低差Rp-v、均方根粗糙度Rrms、平均粗糙度Ra、平均高度Z 4个几何参数值均明显大于正常人.结论:AFM能准确直观地观察到CD34+造血细胞的膜表面超微结构,并同时获得其膜表面特征几何参数,可为临床白血病的快速诊断、HSPCT移植物筛选和预后提供重要参考.
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CVB3病毒VP1基因及其真核表达质粒的原子力显微镜图象
原子力显微镜(AFM)是一种具有原子级分辨率的超微结构研究工具.与传统的X射线衍射、电镜等方法相比,它具有分辨率高、制样简单、可在接近生理条件下成像等优点.本研究拟用AFM观察柯萨奇B3病毒(CVB3)VP1基因及其真核表达质粒,探讨AFM在观察线性和质粒DNA中的应用.
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纳米尺度神经细胞膜蛋白单分子免疫细胞化学三维定位方法的建立
目的建立纳米尺度神经细胞膜表面蛋白单分子三维标记的免疫细胞化学方法.方法应用原子力显微镜,对分布在云母表面的抗NMDAR1亚基IgG-葡萄球菌蛋白A-胶体金颗粒免疫标记复合物分子进行扫描,明确其特定的三维结构作为对照标准,然后扫描结合了免疫标记复合物分子的神经细胞膜表面,对表面形貌作出对比后确定目的抗原的定位和复合物三维结构.并与激光共聚焦免疫荧光方法对比.结果在空白云母表面,免疫复合物分子在原子力显微镜下呈现出均匀分散粒径为49nm的特征性球形结构.在神经元表面结合免疫标记物后可以发现有大量的粒径为53nm 的球形或双球形(短棒状)结构,颗粒均匀,截面为双峰或单峰.而在LSCM下荧光呈颗粒点状分布,为多个FITC聚集显色的结果.结论原子力显微镜下免疫胶体金标记技术可以在纳米尺度对目的膜受体蛋白进行定位和表面三维结构测定.NMDA受体蛋白可以结合1个或2个胶体金复合物,与LSCM相比,原子力显微镜下胶体金标记方法可以对单个膜NMDA受体蛋白抗原进行定位、定性、定量标记测定.
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鼠疫耶尔森菌与表面抗体相互作用的原子力显微镜观测研究
目的 以原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)观察比较鼠疫耶尔森菌EV76株与正常兔血清以及兔抗F1抗体反应后微观形态变化,探讨以原子力显微镜为工具的鼠疫耶尔森菌的免疫检测方法.方法 用兔抗F1抗体及正常兔血清处理鼠疫耶尔森菌菌液,并与对照菌一起制样后在原子力显微镜下观察鼠疫耶尔森菌的表面结构的改变,并对其主要指标,包括Ra、Rq改变进行测量比较.结果 正常菌体组细胞呈椭圆形,两端钝圆,长为1.1～1.3 μm,宽为0.8～1.0 μm,阶高为0.04～0.06 μm,细胞形状规则,表面相对比较光滑;对照抗体及F1抗体加入组,细菌阶高均明显增高;F1抗体结合株菌体形状不规则,表面粗糙度明显增加.结论 获得原子力显微镜下的鼠疫耶尔森菌形态特征;表面抗体与鼠疫耶尔森菌结合后,对鼠疫耶尔森菌的表面超微结构有显著的影响,其中粗糙度可以作为原子力显微镜免疫检测的指标.
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原子力显微镜对人尿液的直接观察
目的:建立人尿液的观察方法.方法:用原子力显微镜观察人尿液.结果:人尿液中的有形成分可均匀分布在云母片上,呈现大小、形状各不相同的颗粒,大者如同光镜下的结晶体,小者为几十纳米大小的颗粒状结构;不同性别、年龄的66份尿标本形态相似.结论:为进一步探讨尿液的研究和临床价值提供了线索.
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扫描电子显微镜与原子力显微镜技术之比较
SEM和AFM技术是常用的表面分析方法.本文介绍了SEM和AFM两种技术的原理,描述了这两种技术在样品形貌结构、成分分析和实验环境等方面的性能,比较了两种技术的特性和不足,充分利用两种技术的互补性,将两种技术结合使用,有助于更加深刻地认识样品的特性.
