模拟生物膜的制备与结构的原子力显微镜研究
原子力显微镜对纳米生物结构的观察和操纵
原子力显微镜对纳米生物结构的观察和操纵
王莉娟;张英鸽
【期刊名称】《生物物理学报》
【年(卷),期】2004(20)4
【摘要】原子力显微镜不仅能对纳米生物结构进行观察,而且也能对其进行操纵.对纳米生物结构的观察已深入到生物大分子结构水平.原子力显微镜对生物大分子的操纵包括从染色质中提取DNA用于基因分析、对膜蛋白的结构进行观察、对蛋白构象进行可控操纵等.这些纳米技术的应用将揭示生物系统更多的结构和功能信息.【总页数】5页(P253-257)
【作者】王莉娟;张英鸽
【作者单位】军事医学科学院毒物药物研究所,北京,100850;军事医学科学院毒物药物研究所,北京,100850
【正文语种】中文
【中图分类】Q66;Q71
【相关文献】
1.生物纳米结构成像与纳米操纵的原子力显微镜研究 [J], 朱杰
2.基于原子力显微镜对多肽自组装结构的纳米操纵研究 [J], 代彬;张福春;胡钧;张益
3.基于原子力显微镜操纵构建纳米颗粒杂合结构 [J], 汪颖;张益
4.纳米操纵辅助的原子力显微镜原位定位观察 [J], 吴志华;张晓东;张雪花;王春梅;
孙洁林;李刚;孙洋;董亚明;胡钧
5.基于原子力显微镜纳米操纵的分子手术 [J], 张益;胡钧
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观察细胞形态的新工具-原子力显微镜
观察细胞形态的新工具－原子力显微镜【摘要】原始生命向细胞进化所获得的重要形态特征之一，是生命物质外面出现了一层膜性结构，即细胞膜。
细胞膜位于细胞表面，厚度通常为7～8 nm，由脂类和蛋白质组成。
对细胞表面形态的常规观察，主要用光镜和扫描电镜。
这两种研究手段的不足是：光镜分辨率低，不能识别细胞的细微变化；扫描电镜的样品制备过程复杂，需对细胞进行特殊固定，可能失去细胞原本的生活形貌，且无法对细胞结构进行动态观察[1]。
【关键词】原子力显微镜；细胞膜；超微结构1 原子力显微镜的简介1981年Binnig和Rohrer[2]等利用隧道效应研制出了第一台扫描隧道显微镜1986年Binnig[3]通过改进STM研制出第一台原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)。
最初的AFM是在一个弹性悬臂上固定一个尖端极细的探针在样品表面扫描。
探针针尖上的原子与样本表面的原子之间存在斥力，扫描时针尖随样本表面的高低起伏变化，使悬臂随之上下起伏，被安放在导电悬臂上方的隧道扫描探针转化成隧道电流变化而被纪录，经计算机处理后形成样品表面的三维形貌图。
后来该方法被改成用一束激光照到悬臂上，其上下起伏可由激光束的变化所反映并被反射到接收装置中。
根据针尖与样本的接触情况，AFM有两种扫描模式：接触模式与轻敲模式，前者指针尖在扫描过程中始终与样品接触，后者则是利用悬臂的高频震动使针尖间断地与样品接触[4,5]。
AFM的成像原理决定了它的某些优点是其他显微技术所不具备的:观察的样品范围很广,AFM可在真空、空气、液相中观察样品；制样简单，样品不用包埋与切片，有无导电性均可，也不用特殊处理[6]；由于可在液态环境中观察，故AFM可在生理条件下对活细胞进行观察，并可实时观察某些动态的生化反应；分辨率极高，横向分辨率最高可达0．1 nm，纵向分辨率甚至可达0．01 nm，已超过电镜的分辨本领；成像时间短，可捕捉一些快速反应过程。
原子力显微镜在生物分子组装研究中的应用的开题报告
原子力显微镜在生物分子组装研究中的应用的开题报告题目：原子力显微镜在生物分子组装研究中的应用背景和意义：生物分子组装是细胞生命活动的基本单位，组装产生的复合体在生命活动中具有重要作用。
因此，了解生物分子组装的结构和功能对于研究生命科学起着重要的作用。
原子力显微镜是一种基于扫描探针的显微镜，可以在纳米级别下观察材料表面的形态和性质。
它的分辨率高、样品处理简单，因此被广泛应用于生物分子组装的研究中。
目的和方法：本文将对原子力显微镜在生物分子组装研究中的应用进行探讨。
首先，将介绍原子力显微镜的基本原理和操作方法，并介绍其在生物分子组装研究中的应用情况。
其次，将重点介绍原子力显微镜在蛋白质组装研究中的应用，包括分子组装的可视化、不同组装状态的比较分析、以及组装动力学的研究等方面。
最后，将讨论原子力显微镜在生物分子组装研究中的优势和不足，并探讨其未来的发展方向。
预期结果：通过对原子力显微镜在生物分子组装研究中的应用的探讨，可以深入了解其在生命科学中的作用和意义，有助于提高人们对生物分子组装的理解和认识，为生命科学的研究和应用提供新的思路和方法。
参考文献：1. Braeken S, et al. Scanning probe microscopy in life sciences. Curr Opin Biotechnol, 2005, 16(1): 101-109.2. Chen Y, et al. Atomic force microscopy study of protein assembly and protein-DNA interaction. Micron, 2016, 82: 1-14.3. Binnig G, Quate C F, Gerber C. Atomic force microscope. Physical Review Letters, 1986, 56(9): 930-933.。
原子力显微镜技术解析材料表面结构与性质之间的关系
原子力显微镜技术解析材料表面结构与性质之间的关系摘要：材料的性质与其表面结构的关系一直以来都是材料科学领域的一个重要研究方向。
随着科学技术的发展，原子力显微镜技术成为研究材料表面结构的重要工具。
本文将对原子力显微镜技术进行解析，以及其在研究材料表面结构与性质之间的关系方面的应用，并探讨其未来的发展方向。
第一部分：原子力显微镜技术的原理和工作方式原子力显微镜（Atomic Force Microscope，简称AFM）是一种基于扫描探针原理的纳米尺度测量技术。
其工作原理基于悬臂悬挂的探针缓慢接近样品表面，通过测量探针与样品表面的相互作用力，得到样品表面的拓扑特征。
AFM技术具有高分辨率、强大的力测量能力和多种工作模式等特点，被广泛应用于材料科学研究领域。
第二部分：原子力显微镜技术在表面结构研究中的应用2.1 表面形貌和粗糙度研究原子力显微镜可以实时扫描样品表面的形貌，在纳米尺度上对材料表面的几何形状进行高分辨率的测量。
通过测量表面形貌，可以研究材料的相位分布、晶体结构以及晶格畸变等信息。
此外，原子力显微镜还可以测量材料表面的粗糙度参数，从而研究材料表面的质量和加工状态。
2.2 表面力学性质研究原子力显微镜不仅可以通过测量扭转或振动探针的频率变化分析样品表面的弹性模量，还可以通过测量探针在样品表面的振幅变化分析材料的粘性、黏度以及硬度等机械性质。
借助这些力学性质的测量，研究人员可以更加深入地了解材料的力学行为及其与表面结构之间的关系。
2.3 表面电学性质研究材料的电学性质对其性能和应用具有重要影响。
原子力显微镜技术可以通过探针与样品表面之间的电荷相互作用，测量材料表面的电荷分布和电导率等电学性质。
这对于研究材料的电子结构、电场效应以及电化学反应等方面具有重要意义。
第三部分：原子力显微镜技术在材料性质研究中的应用案例3.1 薄膜材料的研究原子力显微镜技术可以研究和表征各种不同类型和厚度的薄膜材料。
通过测量薄膜表面的拓扑特征和力学性质，可以评估薄膜材料的品质、制备工艺以及与基底材料之间的相互作用。
原子力显微镜在生物学研究中的应用
原子力显微镜在生物学研究中的应用原子力显微镜(AFM)是一种高分辨率、无需标记、不需要真空环境就能进行观测的成像技术。
随着技术的不断改进，AFM在生物学研究中的应用越来越广泛。
本文将介绍AFM的基本原理、在生物学中的应用和未来发展方向。
一、基本原理AFM通过探针与样品的相互作用来获取样品表面的拓扑信息。
这个探针位于一个臂架上，通过悬挂式或压电式两种方式进行运动。
当探针接触到样品表面时，会在探针和样品之间产生作用力，探针的运动将受到这些作用力的影响，从而得到样品表面的拓扑信息。
二、在生物学中的应用1.生物大分子观测AFM可以成像蛋白质、DNA、RNA和其他生物大分子的结构。
与传统的电子显微镜(EM)相比，AFM不需要真空环境和样品前处理，也不会损伤样品。
同时，AFM可以在液相和气相中进行观测，这意味着大分子可以在生物环境中直接观察到。
2.生物膜成像AFM可以成像细胞膜、细胞壁和其他生物膜的结构。
因为AFM不需要涂覆金属或其他物质，也不需要切片或染色等处理，所以可以直接观测生物膜的结构和组成。
3.病毒学研究AFM可以成像和测量病毒颗粒的结构和力学性质。
这些信息对研究病毒在侵入宿主细胞中的机理、设计抗病毒药物和疫苗等方面具有重要意义。
三、未来发展方向1.多参数成像AFM可以测量样品表面的力学和电学特性，因此未来可以将AFM与其他成像技术结合，实现多参数成像。
这种技术将提高我们对生命体系的理解，并促进生物学、物理学和化学学科之间的交叉研究。
2.超分辨率成像AFM的分辨率受到样品表面结构和探针尺寸的限制。
但随着技术的改进，未来的AFM可以实现超分辨率成像，从而更精细地观察生物分子和生物膜的结构。
3.力学成像AFM可以测量样品表面的力学性质，如弹性模量、黏度和附着力等。
未来的AFM可以进一步开发力学成像技术，帮助我们深入了解生物体系的力学性质，如细胞和组织的拉伸、变形和压缩等。
综上所述，AFM是一种非常有前途的成像技术，在生物学、物理学和化学学科中都具有广泛的应用前景。
原子力显微镜观察粪肠球菌的超微结构及生物膜的动态形成过程
原子力显微镜观察粪肠球菌的超微结构及生物膜的动态形成过程颜艳;徐晨彪;牛卫东【期刊名称】《华西口腔医学杂志》【年(卷),期】2010(028)004【摘要】目的应用原子力显微镜(AFM)观察生理状态下粪肠球菌的表面超微结构及粪肠球菌生物膜的动态形成过程.方法利用AFM观察生理状态下粪肠球菌的超微结构并进行三维成像.利用硝酸纤维素薄膜在体外构建粪肠球菌生物膜模型,用AFM观察粪肠球菌生物膜形成过程中的表面变化.结果粪肠球菌菌体呈球状,表面凹凸不平,被颗粒状物包绕.初步确定了6 h粪肠球菌生物膜逐渐形成,24 h生物膜维持稳定状态,观察到细菌表面局部特征的变化及细菌胞外的多聚体物质.结论应用AFM能够在生理条件下清晰地观察粪肠球菌表面超微结构及粪肠球菌生物膜的整个动态形成过程.【总页数】4页(P447-449,454)【作者】颜艳;徐晨彪;牛卫东【作者单位】大连医科大学口腔医学院口腔内科教研室;大连理工大学物理与光电工程学院,辽宁大连,116044;大连医科大学口腔医学院口腔内科教研室【正文语种】中文【中图分类】R781【相关文献】1.应用原子力显微镜观察脉冲电磁场对大鼠骨质疏松的治疗后骨组织表面超微结构的变化 [J], 邓紫婷;何红晨;肖登2.多种肿瘤细胞表面超微结构的原子力显微镜观察及药物对细胞膜表面超微结构影响的初步研究 [J], 陈勇;蔡继业;邢少璟;张美英3.激光扫描共聚焦显微镜观察碱性环境对粪肠球菌生物膜的影响 [J], 闫培芳;姜云涛;梁景平;朱彩莲;何智妍4.原子力显微镜观察人脐带间充质干细胞:生物学特性与超微结构的关系 [J], 陈丽;吴本清;朱华民5.自生动态膜形成过程中生物膜性质与阻力变化相关性研究 [J], 古杏红;熊江磊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
原子力显微镜对APA生物薄膜超微结构的研究
原子力显微镜对APA生物薄膜超微结构的研究
刘丽丽;王金华;刘安伟
【期刊名称】《中国生物医学工程学报》
【年(卷),期】1999(018)001
【摘要】本文采用原子力显微镜,AFM,对APA生物薄膜的超微结构进行了观测研究.选择出最佳观察方法.结果发现薄膜上分布有不规则的微孔,其长短孔径之比大约为3:2,微孔的中心距为孔径的2倍.
【总页数】5页(P30-34)
【作者】刘丽丽;王金华;刘安伟
【作者单位】天津师范大学生物系,天津,300071;南开大学化学系;天津大学精仪学院
【正文语种】中文
【中图分类】R318.08;R318.021
【相关文献】
1.Ca2+诱导损伤线粒体超微结构的原子力显微镜研究 [J], 王霖;朱杰;王国栋
2.多种肿瘤细胞表面超微结构的原子力显微镜观察及药物对细胞膜表面超微结构影响的初步研究 [J], 陈勇;蔡继业;邢少璟;张美英
3.海藻酸薄膜表面超微结构的原子力显微镜研究 [J], 刘安伟;杨勇;禹国强;胡小唐
4.原子力显微镜观察粪肠球菌的超微结构及生物膜的动态形成过程 [J], 颜艳;徐晨彪;牛卫东
5.原子力显微镜观察人脐带间充质干细胞:生物学特性与超微结构的关系 [J], 陈丽;吴本清;朱华民
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原子力显微镜在pld法制备zno薄膜表征中的应用
原子力显微镜在pld法制备zno薄膜表征中
的应用
原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)是一种通过探针
探测物体表面的微小几何形态和物理性质的高分辨率成像技术。
它可
以直接观察到纳米级别的表面形貌结构、局部力学性质、磁场等。
在
材料科学中，原子力显微镜是一种非常重要的表征工具，特别是在材
料制备和性能研究方面。
在PLD法制备ZnO薄膜过程中，AFM可以用于对薄膜的表面性质
进行表征和研究。
PLD法是利用激光脉冲在合成物表面产生高温和高压，使合成物从固态转变为气态并沉积在基底上。
与其他沉积技术相比，PLD能够产生具有高质量、均匀性好、结晶度高的薄膜。
使用AFM，可以直接观察到所制备ZnO薄膜的表面形貌、高度、
粗糙度等。
在ZnO薄膜样品的表面扫描过程中，AFM探针会随着表面形貌的变化上下移动并测量样品表面的静电力，形成一个准确的高度图像。
此外，AFM还可用于对ZnO薄膜的力学性能进行研究。
研究人员
可以通过定量探测样品表面的弹性变形或劣化程度来评估样品的表面
机械特性。
这种技术可以用于研究如何改善ZnO薄膜的强度、韧度以
及在长时间使用中的稳定性。
总的来说，AFM技术在PLD法制备ZnO薄膜中的应用是非常广泛的，它可以提供高分辨率的表面信息，帮助研究人员更好地了解材料
的性能，从而优化材料制备过程和改进材料性能。
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3rew
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再见，see you again
2020/11/20
模拟生物膜的制备与结构的原子力显 微镜研究
（二）设计和制备脂双层膜，测量研究金属离子对膜动力学和 形态的影响
1. 根据实验选定制膜材料 2. 配制不同浓度的盐溶液作为亚相 3. 制膜 4. 记录界面和热力学性质 5. 用原子力显微镜研究形态变化 6. 分析讨论测量结果
模拟生物膜的制备与结构的原子力显 微镜研究
（三）设计和制备细胞膜的特定成份，分析生理状态下各成 份的比例
1. 根据实验要求选定实验材料和仪器 2. 配制缓冲液 3. 制定提取方案 4. 制备细胞膜的特定成份 5. 使用适当的仪器检测提取成份 6. 分析讨论测量结果
（四）设计和制备不同比例细胞膜成份的膜，进行形态和结 构分析
1. 根据实验选定实验材料 2. 制备不同比例的试剂 3. 制备单分子膜、双层膜或多层膜 4. 分析界面和热力学性质 5. 原子力显微镜研究形态变化 6. 分析讨论测量结果
虽然生物膜的组织成份结构不同，但是它们的制备方法和检测手段却 大致相同。本实验要求学生自行设计生物膜组装，包括选择制膜材料、确 定选取材料的配比等，选用最佳的制备方法进行制膜，再对它进行相关的 性能的测试，研究和讨论其结构形成机制和生理状态下的生物膜间的关系。 通过这一研究性的实验，在学习设计、制备和研究生物膜组装的过程中， 深入了解生物膜成份间相互作用的原理，掌握制膜方法与多种检测技术， 提高从事科学研究工作的能力。
模拟生物膜的制备与结构的原子力显 微镜研究
三、研究内容（任选一部分或几部分进行研究）、方 法及要求
（一）设计和制备单层脂膜，测量并研究其界面和热力学性质
1. 根据实验要求选定制膜材料。 2. 制定镀膜方案。 3. 镀膜 4. 记录分析界面和热力学性质 5. 用原子力显微镜研究膜的表面形貌
6. 分析讨论测量结果
模拟生物膜的制备与结构的原子力显 微镜研究
二、实验室可提供的仪器设备及材料
1. LB膜仪 （KSV-Minitrough） 2.原子力显微镜（Atomic force microscopy） 3.制膜材料（磷脂、胆固醇等） 4. 清洗材料 5.旋转蒸发器 6.超声清洗器 7.数字显示磁力搅拌器 8.常用化学试剂（分析纯） 9.各种玻璃仪器 10.其它材料
模拟生物膜的制备与结 构的原子力显微镜研究
2020/11/20
模拟生物膜的制备与结构的原子力显 微镜研究
一、研究的目的意义
近些年来，生物膜模型的研究成为了当前化学和生物学中最活跃的领 域之一。生物膜在细胞区间化、调节物质的通透和输运、细胞外信号的响 应、细胞间的相互作用、定位生物活性和能量的转换方面起到关键的作用。 因此，如果能了解细胞膜的形成机制以及结构和功能，不仅对于阐明生物 膜结构的形成机制具有重要的意义，对进一步指导生物膜与人类疾病方面 均有重要的意义。生物膜在组装方面目前主要是利用配比不同比例的膜成 份来研究脂类与蛋白质/蛋白质和蛋白质间的相互作用，从形态和形成机 理方面实现生物膜的组装。