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基于AFM壓痕技術的細胞膜刺入方法及機制研究

發(fā)布時間:2025-06-26 01:08
  傳統(tǒng)的細胞基因學研究是基于群體細胞的統(tǒng)計分析開展的,而掩蓋了單細胞之間異質性造成的影響。事實上,即使來源相同的細胞個體之間,也會因為病變而在基因上存在差異。因此從單細胞水平研究基因功能對疾病的早期預防和診斷具有重要意義。隨著原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy,AFM)的發(fā)展,AFM已經(jīng)不局限于表征納米材料形貌,而逐漸應用于單細胞微納米操縱領域。正是由于AFM精準的力和位移控制,使其在壓痕模式下可以無損傷刺入單個細胞來提取和注射基因,從而實現(xiàn)單細胞基因檢測和細胞轉染。但是根據(jù)國內外的研究發(fā)現(xiàn),由于細胞結構的復雜性,即使商業(yè)化的AFM探針擁有納米級別曲率半徑的針尖,其刺入細胞造成細胞膜孔洞的概率還是非常低,這將嚴重影響AFM在單細胞基因操縱領域的應用。提高AFM探針對細胞膜的刺入率是實現(xiàn)AFM在單細胞基因操縱應用的關鍵一步,也是前提條件。造成細胞膜孔洞的關鍵是提高細胞膜的張力,而目前對AFM探針刺入細胞膜引起的張力變化認識不足,因此本文將圍繞提高細胞膜張力來提高AFM探針對細胞膜的刺入率這一核心目的展開研究。本文首先通過AFM精確定位壓痕模式實現(xiàn)了單個小鼠成纖維細胞...

【文章頁數(shù)】:122 頁

【學位級別】:博士

【部分圖文】:

圖1-1原子力顯微鏡的組成部分示意圖??

圖1-1原子力顯微鏡的組成部分示意圖??

在細胞研究上的傳統(tǒng)應用??1.2.1原子力顯微鏡原理及組成??1985年IBM公司的GerdBinnig和斯坦福大學的Calvin?Quate[15]發(fā)明/?AFM,??它是基于掃描險道顯微鏡(Scanning?Tunneling?Microscope,?STM)的基礎上創(chuàng)造的。....


圖1-2原子與原子之間的相互作用力與距離之間的關系??

圖1-2原子與原子之間的相互作用力與距離之間的關系??

?第一章緒論???TyHj^P,?f?i??離-::款_??圖1-2原子與原子之間的相互作用力與距離之間的關系??1.2.2原子力顯微鏡操作模式??(1)接觸模式??在接觸操作模式下,AFM懸臂向樣品移動,直到針尖與樣品接觸,導致懸臂??彎曲。懸臂梁的偏轉是通過激光束偏轉檢測出來....


圖1-3?AFM力-距離壓痕曲線??

圖1-3?AFM力-距離壓痕曲線??

定的點的相互作用力。??在這個模式操作過程中,AFM探針在x和y方向不發(fā)生位移,只在z方向移動。??當針尖從遠距離靠近樣品的時候,探針與樣品之間的作用力為0;當兩者接觸的時??候,針尖與樣品之間的排斥力開始增加;當作用力達到設定的最大值之后,針尖開??始向上移動,此時作用力開始減....


圖1-4不同類型細胞(紅細胞[16]、胸腺細胞[17]、尼古丁刺激的肝細胞[27】、肝癌細胞??[31]、小氣道上皮細胞[32]和肺癌細胞[32])的AFM形貌??

圖1-4不同類型細胞(紅細胞[16]、胸腺細胞[17]、尼古丁刺激的肝細胞[27】、肝癌細胞??[31]、小氣道上皮細胞[32]和肺癌細胞[32])的AFM形貌??

?第一章緒論???細胞的三維形貌被掃描表征,包括紅細胞、內皮細胞、植物細胞、成纖維細胞和各??種癌細胞等[16_26],如圖1-4所示。細胞從戊二醛固定的死細胞到生理環(huán)境下的活細??胞,從正常細胞到癌細胞,都可以得到髙分辨率的成像。細胞的形貌在其生命周期??內不斷地發(fā)生著改變。很....



本文編號:4052909

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