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1、本文档下载自文档中心，更多免费文档请访问网址原子力显微镜在细胞生物学的应用进展上海医学影像 年 月第 卷第 期 , , , 原子力显微镜在细胞生物学的应用进展张波怡兰程茜陈瑶陈明原子力显微镜( , ) , 又称扫描力显微镜( , ) , 是扫描探针显微镜( , )的一种。原子力显微镜是由公司苏黎世研究中心的格尔德宾宁与斯坦福大学的 于一九八五年所发明。它与传统的光学显微镜不同, 是利用尖锐的带有传感器的扫描探针通过检测与样品原子之间的接触, 原子键合, 范德瓦耳斯力或卡西米尔效应等来呈现样品的表面特性。由于探针的针尖尺寸只有原子大小, 因而其分辨率可以达到纳米级, 能对从原子到分子尺寸的结构进
2、行三维成像和测量, 分辨率极高。此外, 通过改变三维压电扫描器运动方式, 探针和样品间会因距离变化而相互施加作用力, 产生“力距离曲线”。通过收集样品表面上的作用力图谱信息, 可以用于研究样品的物理特性。过去主要应用于电化学、材料科学、环境污染治理等领域。由于不需要对样品进行任何特殊处理, 在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作, 近年来被用于研究生物宏观分子, 甚至活的生物组织。本文主要对在细胞生物学领域的研究作介绍。在细胞形态学研究中的应用进展很快, 由于它不受样品导电性的影响, 也不需要固定和脱水, 能在液体状态下对样品成像, 所以一直受到生物学家和生物物理学家的关注, 并已广泛应用于结
3、构生物学、分子生物学、细胞生物学以与医学研究等各个领域。如研究生物大分子超微结构和动态结构、细胞膜结构和力学性质、病毒感染等细胞生物学过程、药物与细胞和组织的相互作用、牙体侵蚀过程等。这些研究成果在生物医学和临床医学中均有较好的应用前景。 对细胞膜表面结构与细胞形态的研究由于细胞膜结构的复杂性和研究条件的不成熟等因素,过去对细胞膜的表面结构认识较少。 的出现为细胞膜表面结构的观察提供了更加广阔的研究空间, 获得了丰富的信息。 的样品制备简单, 无需特殊的染色和固定, 它的放大倍数和成像分辨率都远远高于其他显微镜。对一个细胞而言, 不但能提供长度、宽度和高度等形态方面的信息, 还可满足人们对膜上
4、的各种通道、丝状伪足和细胞间连接等细微结构的研究。曾有用观察甲状腺相关眼病的外周血中胸腺依赖性淋巴细胞细胞的细胞膜研究, 发现其形态学和超微结构不同于正常组的受试对象。 监测细胞骨架变化炎症和肿瘤发生过程中细胞的多种病理改变, 如细胞增殖、浸润生长等, 与细胞骨架的变化有密切关系。因此, 使用观察细胞骨架结构有很重要的意义。潘雷霆等证明成像可以较好地表征 ( , ) 刺激引起滑膜细胞骨架的收缩隆起与细胞表面质地的变化。 等使用的轻敲模式扫描了培养的 肾细胞膜表面, 观察到了细胞的骨架结构。等 在未使用任何染色技术的情况下采用观察了活细胞中的肌动蛋白纤维和其他细胞骨架结构。等 利用观察到了豚鼠外
5、部容貌细胞的皮质骨架在经过处理后的形态学变化。 观察测定细胞间的相互作用力细胞之间作用力的研究在某种意义上说, 就是对生命体功能活动中根本原理的研究。这也为人们理解生命原理, 提供一个新的研究手段和途径。而这对于了解细胞的结构和物理特性是非常有意义的。在细胞间作用力的支配下, 产生生物体内的各种生理现象、生化现象、药物药理现象以与受体与配体的结合或去结合, 酶功能的激活或抑制等等。原子间的范德华力与原子间的距离有一个确定的函数关系, 原子力显微镜利用了这个特性去探测样品的原子结构和表面情况, 即力距离曲线( )。目前已经被用基金项目: 上海市卫生局青年科研基金项目资助(. ), 国家自然科学基
6、金青年科学基金项目(), 上海市科委浦江人才计划（）作者单位: 同济大学附属东方医院超声科(张波, 陈明), 内蒙古医学院(怡兰, 陈瑶), 同济大学声学研究所(程茜);通信作者: 陈明: 上海医学影像 年 月第 卷第 期 , , , 于鉴别在特定生物反应过程中的细胞伴侣( ) 间的相互作用。 研究细胞在病理或生理条件下的生长过程可以在生理状态下观察细胞的生长过程、骨骼细胞的动态变化、活细胞的三磷酸腺苷()活化和病毒对细胞感染过程。也可检查细胞表面的缓慢运动、细胞膜对探针针尖的反应; 研究纤维蛋白原的聚合作用、细胞外基质的构成、微丝的运动与核孔的形态等等。另外可对液态环境中的活细胞进行动态观察
7、, 其中研究较多者是细胞伪足的运动、细胞的铺展和突触的生长等。 等研究了痘病毒和活细胞, 得到了痘病毒感染活细胞全过程的图。 等观察到了细胞松弛素作用后肌动蛋白细胞骨架的动态变化。等利用观察了大鼠肺癌细胞在加入表皮生长因子后细胞伪足运动情况。原子力显微镜已经在研究细胞、亚细胞水平的结构取得了成功。它可在大气中对细胞进行成像, 并且不用重金属进行覆盖, 因此与常规的透射电镜和扫描电镜相比有其优点。但目前用原子力显微镜来成像细胞结构还未达到足够高的分辨率。其主要原因可能与生物材料的柔性有关。目前还存在许多值得研究的问题, 解决这些问题的方法尚待发展。尽管原子力显微镜在研究生物材料方面目前尚未达到尽
8、善尽美的地步, 但其潜在的能力具有相当诱人的前景。原子力显微镜在生物学研究中具有诱人的应用前景。除了成像之外, 原子力显微镜还有可能实现对生物膜与生物大分子进行操作, 并测定各种局域的物理和生物物理性质, 可见原子力显微镜对细胞生物学研究的未来发展将有重要影响。我们有理由相信, 随着探针技术、制样方法以与联用技术等各方面的发展, 原子力显微镜技术在生命科学领域必将发挥更重要的作用。参考文献. 李维国, 徐仲, 张大伟, 等. 嗜盐菌对高盐有机废水处理的强化作用. 微生物学通报, , () : . 潘雷霆, 孙文武, 齐继伟, 等. 佛波酯诱导大鼠滑膜细胞骨改变的研究. 生物化学与生物物理进展, , (): 文档中心海量免费文档，模板下载。涵盖教育、职场、生活应用等各行业。荟萃营销，职业规划，工作简历，入党，工作报告，工作总结，学习资料，知识点总结等精品文档。文档中心