胚脑来源与骨髓来源神经干细胞的比较:应用原子力显微镜的观察

目的:应用原子力显微镜(atomicforcemicroscopy,AFM)观测胚鼠前脑来源的神经干细胞及成鼠骨髓诱导来源的神经干细胞表面的形貌结构,并比较两者的异同。方法:实验于2003-09/2004-09在南方医科大学珠江医院全军神经医学研究所完成。分别取怀孕10.5～14.5d胚鼠行前脑来源神经干细胞和成鼠骨髓来源神经干细胞培养,神经干细胞培养基、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF,20μg/L)维甲酸(300μg/L)持续诱导培养10d,以平板克隆法测定两种来源干细胞的克隆形成率,光学显微镜和原子力显微镜分别进行观测。结果:光学显微镜下两种来源的神经干细胞均表现为大圆形细胞,直径6～12μm,细胞形貌相似;但神经来源神经干细胞显示更强的增殖能力,其细胞克隆形成率显著大于骨髓来源神经干细胞(χ2=4.444,P<0.05);原子力显微镜下可观测到神经来源干细胞表面有较多颗粒样隆起,其表面粗糙,平均粗糙度为(18.5±2.0)nm,均方根粗糙度为(20.7±2.5)nm,而骨髓来源神经干细胞表面相对光滑,其表面平均粗糙度为(10.2±1.2)nm,均方根粗糙度为(12.9±1.3)nm,两者经t检验统计分析差异有非常显著性意义(P<0.01)。结论:神经来源神经干细胞较骨髓来源神经干细胞表面有更多颗粒样隆起,表面更粗糙,可能与其有更强的增殖能力有关。

兔跟腱基质中胶原纤维和蛋白多糖结构的原子力显微镜观察

目的:探讨肌腱基质中的胶原纤维和蛋白多糖之间的结构关系,明确肌腱的功能、结构基础。方法:实验于2004-03/05在解放军第一五○医院全军军事训练医学研究所完成。6只5月龄的雄性新西兰大白兔,跑台慢速跑步训练8周后,完整切取的双侧跟腱,立即冷冻切片、乙醇梯度脱水,风干后用原子力显微镜观察。结果:在原子力显微镜下,可以清晰看到平行排列的胶原纤维和D带结构;当扫描范围是500nm×500nm时,在相位像上可广泛见到带状物质在胶原纤维内、间编织排列,与胶原纤维形成多维网状结构;这种物质可能是蛋白多糖的侧链。结论:胶原纤维和蛋白多糖之间存在复杂的编织排列,这可能是肌腱的功能、结构基础;而原子力显微镜是观察这种结构的良好方法。

应用原子力显微镜对人膀胱癌细胞株BIU-87活细胞超微结构的观察研究

[目的]探讨原子级或纳米级水平上揭示膀胱黏膜上皮细胞发生癌变的动态观察方法。[方法]在生理条件下,应用原子力显微镜(AFM)技术直接观测培养中的人膀胱癌BIU-87细胞,对其超微结构动态成像。[结果]得到BIU-87活细胞实时扫描图像,细胞胞膜和细胞骨架成像清晰。[结论]AFM技术可用于对膀胱癌活细胞超微结构的实时成像研究,为阐明膀胱上皮细胞发生癌变的内在机制提供了新的途径。

原子力显微镜定量检测人骨髓间充质干细胞等效黏附力的实验研究

目的 建立原子力显微镜检测体外培养人骨髓间充质干细胞（hMSCs）黏附力的方法. 方法 对原子力显微镜施加不同垂直方向力所引起的体外培养hMSCs细胞宽度的变化进行测量,并根据力学原理推算细胞对抗垂直力的等效黏附力.设引起细胞宽度降低10%的垂直力为临界等效黏附力,引起细胞完全脱离培养基质面的垂直力为最大等效黏附力. 结果 培养24 h后,末包备培养皿中hMSCs细胞的临界和最大等效黏附力分别为0.8319和1.1092 nN,纤维黏连蛋白包备基质培养皿中hMSCs的临界和最大等效黏附力分别为0.5546和0.8319 nN.培养72 h后,2组细胞的等效黏附力没有改变. 结论 建立了原子力显微镜垂直方向力模式直接测量体外培养hMSCs等效黏附力的方法.

医学中原子力显微镜在细胞层面的应用

原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)的问世,使人类对于细胞分子结构的探索发生了具有历史意义的变化,以纳米级扫描精确范围对细胞膜结构进行精确成像,使人类可以深入探究微观世界的精妙构造。本文就近年来国内外在医学中应用原子力显微镜观察细胞形态方面,特别是临床学科的主要应用进展进行总结论述,并提出展望前景。

基于原子力显微镜的损伤星形胶质细胞弹性模量变化的研究

目的探讨星形胶质细胞受到损伤刺激后弹性模量的变化。方法分离、提取新生2 d SD大鼠星形胶质细胞,通过胶质纤维酸性蛋白(GFAP)抗体免疫荧光染色对其进行鉴定。实验分为对照组和损伤组,损伤组为应用细胞损伤仪损伤后6 h的星形胶质细胞,对照组不予损伤。应用原子力显微镜在液相下测试各组细胞的弹性模量,并对两组结果进行比较、分析。结果大鼠星形胶质细胞纯化率达95%以上。损伤后6 h的星形胶质细胞形态紊乱,部分细胞胞体可见肿胀。获得了星形胶质细胞的力学地形图和力压痕曲线。损伤组星形胶质细胞弹性模量较对照组显著增加[(1 689±693)Pa vs.(724±283)Pa,P<0.01]。结论损伤刺激会造成星形胶质细胞弹性模量增大,为进一步从细胞水平了解创伤性脑损伤后的颅内物理微环境提供理论基础。

次声暴露对L929细胞膜影响的原子力显微镜观察

目的应用原子力显微镜观察次声作用后L929细胞膜的变化,探讨次声对细胞膜影响的机制。方法经过培养的L929细胞暴露于16Hz、130dB的次声环境中,每天2h,连续3d后,应用原子力显微镜对对照和次声作用后的L929细胞膜表面进行纳米级水平的扫描观测。结果次声暴露后,在7.5μm×7.5μm和4.0μm×4.0μm的扫描图像中可以看到,细胞膜表面正常的突起明显变短、凹陷变浅,呈鹅卵石样改变,膜表面变得较为平缓。结论一定强度的次声作用可引起细胞膜表面结构的直接改变,这种改变可能是次声对细胞作用的特征之一。

人毛囊内无色素黑素细胞的原子力显微镜观察

目的用原子力显微镜观察人头发毛囊内无色素黑素细胞的表面结构。方法分离酶Ⅱ消化带毛囊的头皮,游离单个毛囊,以胰酶/EDTA消化之,获取细胞悬液,以添加黑素细胞生长物质的254 培养基重悬细胞,常规培养。传第3代后接种到内置云母片的6孔培养板中,细胞贴附到云母片上后,固定,原子力显微镜常温常压下,触摸式扫描。结果毛囊无色素性黑素细胞多呈梭形,有2个突起,少数有 3个树突。每个树突无明显的二级分枝,个别在树突侧缘有隆起。在一级树突的顶端可见丝状伪足。结论毛囊内无色素性黑素细胞形态不成熟,不能转运黑素颗粒到角质形成细胞,但它有黑素小体运动的物质基础——丝状伪足。

神经元细胞膜脂筏结构原子力显微镜研究

目的测定小鼠神经元细胞膜脂筏纳米尺度三维结构.方法应用原子力显微镜(AFM)测定纯化的小鼠神经元膜脂筏.结果可见神经细胞单个脂筏的凹陷盘状圆形三维结构,周围高,边缘不完整,中间凹陷,直径在117～120 nm左右.结论神经细胞膜脂筏结构为直径100nm左右的扁圆形中间凹陷结构.AFM可以在纳米水平对细胞器进行三维结构测定.

U251胶质瘤细胞侵袭性原子力显微镜研究

目的探讨胶质瘤表面特化结构对其侵袭性的影响。方法应用原子力显微镜,对U251胶质瘤细胞系进行观测。结果胶质瘤细胞表面有大量伪足结构和微绒毛结构。结论原子力显微镜是研究亚细胞超微结构的有力武器。胶质瘤的微绒毛和伪足结构与其侵袭性相关。

原子力显微镜观察人外周血树突状细胞表面超微结构

目的探索原子力显微镜(AFM)在观察人外周血树突状细胞(DC)表面超微结构方面的优势,为进一步探讨DC结构与功能的关系奠定基础.方法利用AFm对体外诱导培养的DC进行扫描成像,并对其结构大小及表面粗糙度等指标进行测量.结果AFM能对DC清晰成像,发现DC直径约15～25 μm,表面粗糙,周围有大量的树枝状突起及直径约200nm的丝状伪足.结论AFM能对DC表面超微结构更清晰地成像及提供更多更确切的表面信息.

原子力显微镜技术在生物医学领域的应用

原子力显微镜(AFM)是目前最新的生物成像技术之一。它具有分辨率高,制样简单,并可在多种环境条件下以原子分辨率三维成像的特点。目前AFM主要应用于生物的核酸、蛋白质、细胞和微生物纳米水平的结构与功能研究。我们相信AFM必将在生物医学研究中起到越来越重要的作用。

犬脑火器伤病理切片的原子力显微镜研究

目的探讨高温高湿环境下犬火器伤脑组织在纳米水平病理改变,建立原子力显微镜(AFM)组织切片测定实验技术方法。方法应用AFM测定犬脑组织火器伤切片。结果可见神经细胞轴突断裂,神经细胞膜完整性丧失,周边锯齿状改变,神经胶质细胞肿胀或崩解明显。结论AFM可以在纳米尺度对病理切片进行量化观测,是临床病理诊断的新方法。

原子力显微镜观测小分子化合物J2对原代培养的大鼠角膜上皮细胞膜表面超微结构的影响

目的探讨小分子化合物J2对体外培养的大鼠角膜上皮细胞膜表面超微结构的影响。方法实验研究。取SD大鼠原代培养的角膜上皮细胞进行研究。采用密度梯度离心分离法获取大鼠单个核细胞(MNC),将MNC加入角膜上皮细胞共培养,再用小分子化合物J2处理作为实验组,未进行小分子化合物J2处理的MNC及角膜上皮细胞作为对照组,空白对照组仅为角膜上皮细胞。应用流式细胞术检测角膜上皮细胞CD80的表达。采用原子力显微镜(AFM)观测角膜上皮细胞膜表面形态学参数,包括平均粗糙度(Ra)、均方根粗糙度(Rq)、平均低谷高度(Rvm)及波峰至波谷的粗糙度(Rt)。多个样本均数间的总体比较采用单因素方差分析,组间的多重比较采用LSD-t检验。结果实验组、对照组及空白对照组角膜上皮细胞CD80的表达量分别为1.944±0.237、3.128±0.175及1.082±0.120,组间比较差异有统计学意义(F=156.31,P<0.01)。AFM观测角膜上皮细胞膜表面超微结构:实验组、对照组及空白对照组Ra值分别为86.75±12.60、120.23±12.11、61.94±10.62,组间差异有统计学意义(F=306.92,P<0.01);3个组Rq值分别为102.53±9.45、138.30±10.13、91.96±7.25,组间差异有统计学意义(F=361.85,P<0.01);3个组Rvm值分别为-42.21±14.22、-67.36±10.89、-32.18±19.01,组间差异有统计学意义(F=72.22,P<0.01);3个组Rt值分别为437.32±15.66、495.32±13.96、339.92±11.22,组间差异有统计学意义(F=1634.26,P<0.01);3个组两两比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论经MNC活化的SD大鼠角膜上皮细胞呈CD80高表达,在小分子化合物J2作用后CD80表达减少;应用AFM可以观测到SD大鼠角膜上皮细胞膜表面超微结构经MNC活化后更加粗糙,颗粒状突起明显增加,在小分子化合物J2作用后超微结构的改变有所减轻。

原子力显微镜在DNA研究中的应用

目的探索原子力显微镜(AFM)研究DNA的分子结构的方法和优势。方法利用该显微镜对DNA分子进行扫描成像。结果AFM能够得到清晰分散的DNA图像,由于针尖的原因,其直径比理论值大。结论AFM在DNA表面结构研究中的具有很大的优势。

氟影响大鼠牙釉质发育的扫描电镜和原子力显微镜观察

目的 观察大鼠氟斑牙模型下颌切牙釉质的超微结构,探讨过量氟对牙体微观结构的影响.方法 30只5周龄SD大鼠雌雄各半,均分为3组,对照组用不含氟的去离子水喂养,低氟组用含22.5 mg/L F-（50 mg/L NaF）、高氟组用含45 mg/L F-（100 mg/L NaF）的去离子水喂养;饲养8周后,取所有大鼠下颌切牙,制备用于扫描电镜和原子力显微镜（atomic force microscopy,AFM）观察的牙体组织切片,分析比较不同氟浓度对大鼠釉质微观结构的影响.结果 扫描电镜结果显示,对照组样本釉质中釉柱结构完整,晶体排列紧密,层次清晰;高氟组样本釉柱结构瓦解,晶体松散、弯曲折断;低氟组样本釉柱结构形态的变化介于对照组与高氟组之间.AFM结果显示,对照组、低氟组及高氟组样本釉质中层的平均粗糙度分别为（550.6±32.0）、（415.0±24.2）及（194.3±11.3） nm,高氟组与对照组相比差异有统计学意义（P＜0.05）.结论 在高氟环境下形成的大鼠牙釉质出现明显的结构坍塌,釉柱间无间隙;高氟可造成大鼠发育中牙釉质的釉柱晶体正常结构丧失.

人颞下颌关节关节盘、软骨及下颌骨的纳米弹性性能

为探讨人颞下颌关节 (TMJ)各结构及下颌骨骨组织在纳米量级的材料力学性能的分布特点 ,采用原子力显微镜及毫微压痕测量法 ,对 3位正常成年男性 6个TMJ的关节盘、髁突软骨、关节窝软骨和下颌骨皮质骨、松质骨不同部位的纳米弹性模量进行测量和分析。结果显示 :人TMJ内关节盘、髁突软骨和关节窝软骨的不同部位具有不同的弹性模量 ,而各结构的弹性模量以前、内侧较高 ,中、后部及外侧较小。下颌骨皮质骨的弹性模量是松质骨的 2倍多 ,而下颌骨颊侧骨组织的弹性模量则明显低于舌侧。提示在纳米范围测量 ,TMJ内各结构以及下颌骨骨组织为非均质性材料 ,其不同结构或同一结构不同区域在纳米量级所承受的局部力学载荷不同。

代谢组学在单细胞领域应用的研究进展

单细胞代谢组学(SCM)是以高通量检测和数据处理为手段,以组群指标分析为基础,以信息建模和系统集成为目标,对特定生理时期的某种细胞的所有小分子量代谢物进行定量和定性分析。本文综述了近年来代谢组学在单细胞领域中的研究及应用进展,并对其在医学领域的最新应用进行了详细的讨论。

900MHz电磁辐射对体外培养大鼠海马神经干细胞超微结构的影响

目的观察900MHz电磁辐射对体外培养大鼠海马神经干细胞超微结构的影响。方法体外培养新生大鼠海马神经干细胞,分为假辐照组(0mw/cm2)、辐照1组(1mW/cm2)和辐照2组(3mW/cm2)。假辐照组在辐照1组和2组进行辐照时置于常规条件下培养。辐照1组和辐照2组又根据辐照方式不同分为2个亚组:连续辐照亚组,于细胞接种后第2天起每天辐照2h,连续6d;一次性辐照亚组,于接种后第6天一次性辐照12h。采用原子力显微镜(AFM)观察细胞表面超微结构的变化,测定细胞膜表面的平均粗糙度,以轮廓算术平均偏差(Ra)表示。采用透射电镜(TEM)观察胞内超微结构的变化。结果 900MHz电磁辐射后,与假辐照组相比,辐照1组和2组神经干细胞表面粗糙,有"孔洞"、"裂隙"样改变,细胞质均匀化改变,细胞器结构明显改变,细胞核形态结构破坏,核膜消失,染色质固缩、边集,这些改变在辐照2组更为明显。与假辐照组相比,辐照1组和2组细胞表面粗糙度(Ra)明显增加(P<0.05),其中辐照2组较辐照1组更为显著(P<0.05)。前述变化在连续辐照和一次性辐照的细胞中均存在且相似。结论 900MHz电磁辐射可致体外培养的神经干细胞胞膜和胞内超微结构出现明显的损伤样改变,且与微波辐照剂量可能有一定关系。

纳米雄黄的粒度分析方法

目的:建立纳米雄黄的粒度分析方法。方法:利用原子力显微镜对纳米雄黄的表观形貌进行直接观察测定,用激光光散射法对纳米雄黄的粒度分布范围进行分析测定。结果:首次得到原子力显微镜下纳米雄黄形貌特征图;激光光散射颗粒度测定仪的测量显示,粒径在30nm以下的纳米雄黄约90%。结论:本研究所采用的原子力显微镜法和激光光散射法快速、简便、准确,可用于纳米雄黄的粒度检测。