原子力显微术(Atomic force microscopy,AFM)的力学成像模式可在高分辨成像的同时,定量测量材料的力学性质。然而,对尺度小、质地薄而软的生物分子的弹性模量的测量仍然是一个挑战。本文以脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)折纸...原子力显微术(Atomic force microscopy,AFM)的力学成像模式可在高分辨成像的同时,定量测量材料的力学性质。然而,对尺度小、质地薄而软的生物分子的弹性模量的测量仍然是一个挑战。本文以脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)折纸为检测样品,将峰值力定量纳米力学模式(Peak Force Quantitative Nanomechanical Mapping,PF-QNM)作为测量手段研究了DNA分子的力学性质,探索不同作用力对DNA折纸弹性模量的影响。结果表明,当峰值力控制在80-100 p N时,峰值力成像稳定,获得的杨氏模量维持在约10 MPa。与传统力曲线阵列模式(Force volume mapping,FV)相比较,在小力区(<100 p N),两种方法符合性较好。这种峰值力定量纳米力学模式为DNA分子定量力学性质研究提供了一种简便而有效的研究方法。展开更多
链霉亲和素(Streptavidin,STV)和生物素(Biotin)之间的非共价相互作用很强,已被运用到包括分子生物学、免疫学以及生物技术领域。STV与Biotin间优异的结合能力与其结构密切相关,晶体解析结果证明STV是一个四聚体蛋白。原子力显微镜技术(...链霉亲和素(Streptavidin,STV)和生物素(Biotin)之间的非共价相互作用很强,已被运用到包括分子生物学、免疫学以及生物技术领域。STV与Biotin间优异的结合能力与其结构密切相关,晶体解析结果证明STV是一个四聚体蛋白。原子力显微镜技术(Atomic Force Microscopy,AFM)可以在液体环境下获得生物单分子的形貌信息,对结构和功能的研究具有非常重要的作用。然而,由于STV分子小而柔软,获得高分辨的AFM图像极其困难。本研究利用DNA折纸可寻址的特点,将Biotin定位修饰在折纸上,选择性地将STV固定在折纸设定的位置上,实现了对单个STV分子的高分辨成像,观察到了单个STV呈"沙漏形"结构,与其晶体结构符合性较好。同时,我们注意到STV形貌易受成像力的影响,可能与STV分子的柔性相关。这种基于DNA折纸的高分辨成像方法,简单、方便,为研究生物分子形貌和功能提供了新思路。展开更多
材料纳米尺度的各种性能中,纳米力学性能是纳米材料和器件服役所需要保证的最基本性能.因此,发展可靠的定量化纳米力学测试技术就显得尤为关键.原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)作为纳米力学测试的重要平台,目前广泛应用于材...材料纳米尺度的各种性能中,纳米力学性能是纳米材料和器件服役所需要保证的最基本性能.因此,发展可靠的定量化纳米力学测试技术就显得尤为关键.原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)作为纳米力学测试的重要平台,目前广泛应用于材料纳米尺度形貌和力学性能成像.作为原子力显微术的前沿应用模式之一,多模态原子力显微术通过同时激励探针的两个或多个振动模态对样品进行测试或成像,可实现对被测样品高分辨率、高灵敏度、定量化和无损的纳米力学快速成像及检测,具有极其广泛的应用前景.围绕多模态原子力显微术,首先介绍了多模态原子力显微术的基本成像原理和力学模型基础.随后,综述了多模态原子力显微术探针动力学以及成像技术相关研究的主要进展.然后,对多模态原子力显微术的几类典型应用进行了总结和评述.最后,对多模态原子力显微术未来可能的研究方向进行了展望.展开更多
文摘原子力显微术(Atomic force microscopy,AFM)的力学成像模式可在高分辨成像的同时,定量测量材料的力学性质。然而,对尺度小、质地薄而软的生物分子的弹性模量的测量仍然是一个挑战。本文以脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)折纸为检测样品,将峰值力定量纳米力学模式(Peak Force Quantitative Nanomechanical Mapping,PF-QNM)作为测量手段研究了DNA分子的力学性质,探索不同作用力对DNA折纸弹性模量的影响。结果表明,当峰值力控制在80-100 p N时,峰值力成像稳定,获得的杨氏模量维持在约10 MPa。与传统力曲线阵列模式(Force volume mapping,FV)相比较,在小力区(<100 p N),两种方法符合性较好。这种峰值力定量纳米力学模式为DNA分子定量力学性质研究提供了一种简便而有效的研究方法。
文摘链霉亲和素(Streptavidin,STV)和生物素(Biotin)之间的非共价相互作用很强,已被运用到包括分子生物学、免疫学以及生物技术领域。STV与Biotin间优异的结合能力与其结构密切相关,晶体解析结果证明STV是一个四聚体蛋白。原子力显微镜技术(Atomic Force Microscopy,AFM)可以在液体环境下获得生物单分子的形貌信息,对结构和功能的研究具有非常重要的作用。然而,由于STV分子小而柔软,获得高分辨的AFM图像极其困难。本研究利用DNA折纸可寻址的特点,将Biotin定位修饰在折纸上,选择性地将STV固定在折纸设定的位置上,实现了对单个STV分子的高分辨成像,观察到了单个STV呈"沙漏形"结构,与其晶体结构符合性较好。同时,我们注意到STV形貌易受成像力的影响,可能与STV分子的柔性相关。这种基于DNA折纸的高分辨成像方法,简单、方便,为研究生物分子形貌和功能提供了新思路。
文摘材料纳米尺度的各种性能中,纳米力学性能是纳米材料和器件服役所需要保证的最基本性能.因此,发展可靠的定量化纳米力学测试技术就显得尤为关键.原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)作为纳米力学测试的重要平台,目前广泛应用于材料纳米尺度形貌和力学性能成像.作为原子力显微术的前沿应用模式之一,多模态原子力显微术通过同时激励探针的两个或多个振动模态对样品进行测试或成像,可实现对被测样品高分辨率、高灵敏度、定量化和无损的纳米力学快速成像及检测,具有极其广泛的应用前景.围绕多模态原子力显微术,首先介绍了多模态原子力显微术的基本成像原理和力学模型基础.随后,综述了多模态原子力显微术探针动力学以及成像技术相关研究的主要进展.然后,对多模态原子力显微术的几类典型应用进行了总结和评述.最后,对多模态原子力显微术未来可能的研究方向进行了展望.
