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。     

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。     

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。     

白术多糖WAM-1结构的色谱分析和原子力显微镜观察

通过热水浸提法从草本植物白术根茎提取的水溶性粗多糖,经DEAE-52纤维素柱层析分离和Sephadex G-200凝胶过滤柱层析纯化,得到组分WAM-1.采用高效液相色谱(HPLC)检测WAM-1的纯度,气相色谱(GC)对其单糖组分进行分析,原子力显微镜(AFM)对其分子外貌进行观测.结果显示:WAM-1为均一多糖,由葡萄糖和半乳糖以3.01:1摩尔比构成;在不同浓度溶液条件下,WAM-1分子以不同形态存在,多糖溶液的浓度对WAM-1的分子链构象及链间相互作用形式产生影响,推测可能与WAM-1分子内、分子间的氢键缔合作用有关.多糖浓度为10μg/mL时,可清晰的观察到WAM-1是以刚性链状形态存在,且具有多分支结构.     

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。     

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.     

运用原子力显微镜研究核糖体RNA的二级结构

通过反复冻融的方法使核糖体在低温下瓦解,制备了rRNA,不经抽提、变性和染色处理就能使rRNA在云母表面上较好地分散.用原子力显微镜对其进行观察,发现rRNA分子呈多分支的棒状结构,且有很好的规律性.根据RNAs的大小和形状可将其分为三种,它们分别与计算机所预测的28S-5.8S、18S、5S rRNA的二级结构相似.我们得到的28S-5.8S、18S、5.8S、5S rRNAs的结构信息,支持基于热力学考虑推测的rRNAs的二级结构.     

基于原子力显微镜对黄单胞菌的表面形貌观察及超微剖析

原子力显微镜是1986年发明的一种用于观察样品表面纳米级三维结构的显微技术.近年来,越来越多的生物研究中开始使用原子力显微镜对生物样品的微观结构进行研究.与光学显微镜和电子显微镜的成像原理不同,原子力显微镜的观察主要依靠纳米级的探针对样品表面进行接触式扫描,无需对样品进行染色、包被处理即可获得样品三维高分辨率图像,同时...     

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。     

碳纳米管原子力显微镜探针的生物学应用

原子力显微镜 (ａｔｏｍｉｃｆｏｒｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ,ＡＦＭ )是一种具有原子级分辨率的超微结构研究工具 ,由Ｂｉｎｎｉｇ等于1986年发明 .探针是决定ＡＦＭ分辨率的核心部件 .近几年来 ,碳纳米管成为制备ＡＦＭ探针的新材料 .碳纳米管于 1991年首次被发现 ,是由碳六元环构成的石墨烯按一定方式卷曲形成的无缝、中空、纳米级管状结构 ,它具有很高的强度 ,杨氏模量约 1 0Ｔｐａ,还具有很好的弹性 ,受较大负荷时既不破裂也不发生塑性变形 .单壁碳纳米管半径可达 0 2～ 2 5ｎｍ .碳纳米管的结构和性质符合高分辨率ＡＦＭ探针的要求 …     

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。     

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。     

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.     

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。     

Atomic Force Microscopy of Asymmetric Membranes from Turtle Erythrocytes

The cell membrane provides critical cellular functions that rely on its elaborate structure and organization. The structure of turtle membranes is an important part of an ongoing study of erythrocyte membranes. Using a combination of atomic force microscopy and single-molecule force spectroscopy, we characterized the turtle erythrocyte membrane structure with molecular resolution in a quasi-native state. High-resolution images both leaflets of turtle erythrocyte membranes revealed a smooth outer membrane leaflet and a protein covered inner membrane leaflet. This asymmetry was verified by single-molecule force spectroscopy, which detects numerous exposed amino groups of membrane proteins in the inner membrane leaflet but much fewer in the outer leaflet. The asymmetric membrane structure of turtle erythrocytes is consistent with the semi-mosaic model of human, chicken and fish erythrocyte membrane structure, making the semi-mosaic model more widely applicable. From the perspective of biological evolution, this result may support the universality of the semi-mosaic model.     

基于AFM的活体状态外泌体纳米结构及机械特性研究(英文)

外泌体在细胞生理病理活动过程中起着重要的调控作用,研究外泌体的行为特性对于揭示生命活动及疾病发生发展的内在机理具有重要的基础意义.然而由于缺乏合适的观测手段及方法,目前对于活体状态下外泌体结构及特性的认知仍然很不足.原子力显微镜(AFM)的发明为研究溶液环境下天然状态生物样本提供了强大的技术工具,已成为生物学重要研究手段.本文利用AFM对单个活体状态外泌体的纳米结构及机械特性进行了研究.通过多聚赖氨酸静电吸附作用将从淋巴瘤患者骨髓中分离的外泌体吸附至基底,在溶液环境下实现了对单个活体状态外泌体的高质量AFM形貌成像并通过与空气中成像结果进行对比揭示了空气干燥处理对外泌体形貌的影响.在此基础上,分别利用AFM压痕试验和多参数成像技术实现了对单个活体状态外泌体机械特性的定量测量和可视化表征.最后基于所建立的方法技术揭示了化学处理后外泌体结构和机械特性的动态变化.研究结果为研究纳米尺度下活体状态外泌体的结构及特性,以更好理解天然状态外泌体的生理行为提供了新的方法和思路,对于外泌体研究具有潜在积极的意义.     

AFM对人乳腺癌细胞外纤连蛋白原纤维的形态学观察

探讨原子力显微镜在研究细胞和细胞外基质间的相互作用及细胞外基质的功能等方面的应用前景。应用原子力显微镜观察培养的人乳腺癌MCF 7 R细胞分泌的纤连蛋白原纤维的分布和排列规律 ,并与其他常规观察技术进行比较。应用原子力显微镜获得了多个乳腺癌细胞和细胞外纤连蛋白原纤维的整体和局部形貌图像 ,发现这些原纤维的分布和排列方式非常有规律 ,而且这些规律与其功能相适应。由于样品制备简单和分辨率较高等优点 ,原子力显微镜较适合于细胞外基质的原位观察