原子力显微镜技术对生物样品的研究

评述了近几年原子力显微镜在生物样品中的应用情况。主要涉及利用原子力显微镜研究核酸,包括脱氧核糖核酸和核糖核酸、蛋白质、核酸与蛋白质复合物、细胞和病毒等5个方面的最新进展。     

石墨及金红石的原子力显微镜研究

1986年,Binnig等人研制出第一台原子力显微镜(AFM),这是在扫描隧道显微镜基础之上发展起来的又一种表面分析仪器。它通过探测针尖与被测物质表面原子之间微弱的相互作用力,可以实时地得到物质的表面形貌。     

质膜微囊的分离及原子力显微镜研究

采用非去污剂在OptiPrep梯度中漂浮超声处理质膜的方法, 从鼠肺中分离质膜微囊, 在原子力显微镜下以不同条件进行了观察. 该非去污剂法能分离出完整的质膜微囊, 在去离子水稀释500倍的条件下得到了清晰的质膜微囊的原子力显微镜图片, 建立了一种新的快速分离完整质膜微囊的方法和用原子力显微镜观测质膜微囊结构的新方法.     

原子力显微镜的基本原理及应用

先进的测试表征技术是认识微观世界的重要手段，对于尺度和维度观的培养具有重要意义。不同于传统光学显微镜和电子显微镜，原子力显微镜是通过其探针原子与样品的表面原子的作用力来实现对样品表面形貌观测的。简述了原子力显微镜的基本原理和基本构造，阐释了其核心部件及功能。原子力显微镜主要有4种工作模式，比较了它们的优劣及应用范围。最后对原子力显微镜在分析测试中的实际应用进行了简述，展现了原子力显微镜的优越性与广阔的应用前景。     

用原子力显微镜操纵碳纳米管的研究

使用原子力显微镜,在接触模式下实现了对单壁碳纳米管束的各种可控操纵,包括弯折、切割和劈裂等.发现操纵结果与针尖作用力以及碳纳米管束在基底表面的受力状况有关.当碳纳米管在一定程度上被固定在表面上时,能够可控地完成各种操纵；当针尖作用力足够大时,碳管束能够被针尖劈裂.这种操纵技术将有助于碳纳米管特性的测试和纳米电子器件的构筑.     

碳纳米管原子力显微镜针尖对脱氧核糖核酸高分辨率成像研究

运用自制的碳纳米管原子力显微镜针尖,在液体中观察了脱氧核糖核酸（DNA）分子的精细结构。结果表明,运用碳纳米管针尖获得的DNA分子的高度与电子显微镜的结果非常接近,且没有造成样品的变形损伤;碳纳米管针尖得到的DNA分子的宽度与真实值相近,减小了原子力显微镜成像的增宽效应,这是用传统的硅针尖无法获得的。DNA分子精细结构的高分辨率图像的获得为研究其功能提供了有价值的信息。     

原子力显微镜原位观察球晶界面上片晶的生长

当结晶聚合物由熔融冷却或从浓溶液中析出结晶时 ,在不存在应力和流动的情况下 ,一般形成球晶 .球晶在一定的生长时期内呈现球形外观 ,在偏光显微镜下通常呈现Maltese黑十字消光图样 .球晶作为一种常见的结晶形态 ,由片晶堆积而成[1,2 ] .Keith和Padden认为形成球晶的体系包含杂质和聚合物链 ,由于杂质在片晶生长界面的富集导致片晶产生小角度分叉 ,这样片晶能填满球状的空间[1,2 ] .近年来的研究表明球晶是由一个片晶开始生长 ,片晶在生长过程中不断的诱导成核使片晶分叉 ,首先形成片晶捆束 ,然后片晶向各个方向发散生长 ,最终形成球晶[3…     

碳纳米管原子力显微镜针尖在结构生物学研究中的应用

碳纳米管以其较小的半径、较高的纵横比和高的柔韧性成为原子力显微镜对结构生物学进行研究的理想针尖。新的制备方法获得了亚纳米级半径的碳纳米管针尖,运用它们得到了生物大分子及其复合物的生物结构,并获得了新的生物信息,这用传统的原子力显微镜针尖是无法实现的。     

甘草多糖螺旋结构的原子力显微镜研究

用原子力显微镜(AFM)对甘草多糖的微观结构进行观察, 实验结果表明, 甘草多糖主要由葡萄糖、阿拉伯糖和半乳糖组成. 甘草多糖分子的稀溶液铺展在Ni^2＋处理的云母片上, 经干燥, 乙醇固定后, 获得稳定、重复的图像. 甘草多糖分子具有高度分枝的结构, 并且糖链间形成环状、柱状或近似于螺旋状的结构. 甘草多糖链呈多股紧密的螺旋结构, 这种现象可能与该多糖中分子间的Van der Waals相互作用以及糖链间氢键缔合有关.     

利用原子力显微镜和分子技术研究海水微生物腐蚀(英文)

生物膜在自然界无处不在,但生物膜造成的腐蚀却基本上被忽视.本文展示了几种化学和微生物学新方法在海水微生物腐蚀研究中的应用.原子力显微镜用来揭示生物最初形成的机理和钢在受污染海水中的腐蚀程度,16SrDNA/RNA技术则用来分析生物膜中的微生物组成.试验结果表明,微生物腐蚀在6d内就已经开始了,腐蚀体积与时间的2.83次方成正比;腐蚀生物膜中的微生物以硫酸还原菌(脱硫弧菌科)为最多,其次是梭状芽孢杆菌.     

碳酸钡单晶微米锥阵列在方解石(104)面上的外延生长

通过液固界面上的溶解-沉淀耦合反应在Ba(NO₃)₂乙醇-水溶液中实现了毒重石晶型的碳酸钡在方解石(CaCO₃)晶体基底上的外延生长, 得到碳酸钡的单晶微米锥阵列. 碳酸钡微米锥的长轴平行于毒重石晶体的[001]方向,同时也与方解石基底[001]晶向相同, 其俯视图为六边形, 具有近似的六方对称性. 随反应时间的增加, 外延生长形成的碳酸钡微米锥的尺寸增加, 但其轴径比逐渐减小. 通过改变乙醇-水混合溶剂中的乙醇含量或者Ba(NO₃)₂浓度也能调控碳酸钡晶体的尺寸和形貌. 随着混合溶剂中乙醇含量与Ba(NO₃)₂浓度的提高, 溶液中BaCO₃的过饱和度增加, 通过外延生长在方解石的(104)表面形成的BaCO₃阵列结构的密集程度逐渐增加, 尺寸逐渐减小, 形貌从微米锥逐渐转变为微米柱状结构. 经过对晶化过程及毒重石和方解石晶体结构分析,提出了在方解石表面外延生长形成的毒重石微米锥单晶阵列结构的形成过程机理: 该过程为界面溶解-沉淀耦合反应的过程,方解石的溶解和毒重石的外延生长过程同时进行, 由于两种晶体在方解石基底的(104)晶面与(001)晶面上具有中高度错配值, 毒重石晶体在方解石的这两个晶面上发生Volmer-Weber型的外延生长, 逐渐形成在靠近基底处包覆有方解石台阶的毒重石微米锥单晶阵列结构.     

An atomic force microscope (AFM) and tapping mode AFM study of the solvent-induced crystallization of polycarbonate thin films

Thin films of bisphenol-A polycarbonate (PC) were progressively crystallized in a controllable manner under the action of an appropriate plasticizing agent. No conducting layer was applied to the polymer surface, so that imaging with the atomic force microscope (AFM) left the sample exposed for additional plasticizer treatment. The PC sample was observed many times throughout the crystallization process using the AFM in both the contact and tapping modes. Data regarding the growth process for spherulites in addition to high-resolution morphology studies were achieved. © 1996 John Wiley & Sons, Inc.     

定位生长法制备AFM单壁碳纳米管针尖

采用粘性胶状物作为生长单壁碳纳米管(SWNTs)的催化剂前驱体, 在原子力显微镜下驱动废旧的硅探针粘附该种胶状物,随后进行化学气相沉积(CVD), 实现了SWNTs在硅探针末端的定位生长, 成功地制备出了SWNT针尖. 对SWNTs及SWNT 针尖进行了表征, 并对针尖的稳定成像条件进行了分析. 结果表明, 针尖一般由5-10 nm 的SWNT 管束构成, 伸出长度仅为几百纳米, 受热振动影响较小, 无需后处理即可稳定地成像, 成像分辨率与新的硅探针相当.     

An AFM Study of Poly(L-lactic acid) and Poly(D-lactic acid) Macromolecules and Their Stereocomplexes at the Solid-Air Interface

The self assembly of PLA enantiomers have been studied at the nanometer scale using atomic force microscopy. At first, the conformation of D and L PLA macromolecules in dilute regime and the initial state of aggregation of both enantiomers were successively observed and compared with the aggregation of PLLA/PDLA blends. Our results points out differences in the aggregates structure between the homo-aggregates of each enantiomers and the 3 Dimensional stereocomplexes formed with racemic mixture of D and L entities. On the one hand, D or L PLA chains, which adopt a rigid conformation in dilute regime, form gradually aggregates that tend to grow from a nucleation center. On the other hand, stereocomplexes have a non-compact structure and are elongated with height variations within the fibrils that support the side by side aggregation of D and L helical structures to form thicker fibrils.     

AFM探针刮擦诱导金属加速溶解行为及缓蚀剂抑制效果研究

应用原子力显微镜(AFM)探针刮伤技术研究缓蚀剂对探针诱导铜镍合金加速溶解作用的影响.实验表明,在1.5 mol/L NaC l和0.01 mol/L HC l溶液中,使用AFM探针在750 nN的力负载条件下以接触模式对铜镍合金表面持续扫描,会加速样品的溶解,并在探针刮擦区域形成蚀坑.将有机缓蚀剂十二胺及无机缓蚀剂铬酸钠添加到腐蚀介质中后,由于在合金表面形成了吸附膜和钝化膜,从而抑制探针刮擦引起的铜镍合金的加速溶解.     

Study of Biomass Calcite as Fine Aggregate of Concrete

The possibility of using crushed oyster shell to partly replace the fine aggregate of concrete was evaluated. The compressive strength and slump of concrete mixture with different amount of crushed oyster shell were tested and thus the appropriate dosage was determined. Additionally, the compatibility with super plasticizer and the stability in Na2SO4 solution were also discussed to prove the feasibility of oyster shell as fine aggregate of concrete. The microstructure of concrete was observed with XRD and SEM techniques. This research provides the basis for the application of waste biomass calcite.     

Formation Process and Thermodynamic Poperties of Calcite

The fast mixing of aqueous solutions of calcium chloride and sodium carbonate resulted in crystalline forms of vaterite and calcite under vigorous stirring. Then, the vaterite was transformed to pure calcite within about 180 rain. The crystalline forms all grew with experimental time increase. Scanning electron microscopy （SEM）, Fourier transform infrared spectroscopy （FT-IR）, and X-ray diffraction spectroscopy （XRD） techniques were employed to characterize the as-prepared samples. The heat capacity of the stable as-synthesized calcite was determined by means of an adiabatic calorimeter from 80 to 390 K. The thermodynamic functions of the calcite were derived based on the relationships among the thermodynamic functions and the function of the measured heat capacity with respect to temperature.     

Chiral Biomineralization: Mirror‐Imaged Helical Growth of Calcite with Chiral Phosphoserine Copolypeptides

The O‐phospho‐L ‐serine [Ser(P)] containing peptides and proteins play an important role in controlling the morphology of biominerals. The poly[Ser(P)] and copoly[Ser(P)^xAsp^y] affect the calcium carbonate (CaCO₃) morphology and polymorph. The CaCO₃ helical structures were obtained in the presence of copoly[Ser(P)⁷⁵Asp²⁵]. When the L ‐copolymer was used as an additive, a clockwise P twisted spiral morphology was formed. On the other hand, when using D ‐copolymer, a counterclockwise M twisted spiral morphology was obtained.

Optical micrographs of chiral morphologies of CaCO₃ in the presence of a) L ‐copolymer and b) D ‐copolymer.     

肿瘤细胞的原子力显微术成像及表征研究

本文简单介绍了原子力显微镜的发展史,以及原子力显微镜的工作原理、工作模式、活细胞在生理状态下的成像方式等,特别介绍了生物型原子力显微镜、高速原子力显微镜在生物学领域的研究及应用。原子力显微镜在扫描速度、扫描范围、扫描精度方面的不断改进将为肿瘤细胞学研究提供源源不断的动力。本文着重阐述了原子力显微术在肿瘤领域的研究进展,包括原子力显微镜在肿瘤细胞形貌学特性、硬度、粘弹性方面的研究现状,并对原子力显微镜在肿瘤诊断及抗肿瘤药物研发方面的应用前景进行了展望。