qPlus型非接触原子力显微技术进展及前沿应用

原子力显微镜(AFM)通过探测针尖与样品之间的相互作用力获得样品表面的结构信息。基于qPlus传感器的非接触原子力显微镜(NC-AFM)在传统AFM的基础上进一步提升了空间分辨率,为研究表面物理和化学过程提供了一种新的成像和谱学研究技术。本文首先介绍NC-AFM的基本构造、高分辨成像机制和力谱测量等工作原理,总结了近年来NC-AFM在表面在位化学反应、低维材料表征和表面电荷分布测量等方面的应用,探讨了NC-AFM技术的发展与完善,展望了NC-AFM面临的机遇和挑战。

利用红外光谱与原子力显微技术揭示纳米级大豆肽结构及其与溶解性的关系

以大豆分离蛋白为原料进行胃蛋酶水解,得到大豆肽。通过红外光谱、原子力显微镜对大豆蛋白和大豆肽的二级结构及微观结构进行分析,揭示结构与溶解性之间的关系。结果表明,与大豆分离蛋白相比,大豆肽二级结构主要以无规则卷曲为主,其α-螺旋和β-折叠结构含量低16.38%,而无序结构的β-转角和无规则卷曲含量高15.37%。大豆肽表面较平滑颗粒较分散,以单个分子状态存在,粒径为大豆分离蛋白的50%,在pH为4.0时,其溶解性为大豆分离蛋白的4.43倍。

原子力显微技术的基本原理及药理学应用

PRINCI

原子力显微技术在细胞生物学中的应用

对近年来原子力显微技术(AFM)在细胞生物学中的应用大致归纳为几个方面进行了简单介绍,还指出了细胞表面结构难于识别、细胞内部结构难以原位观察等AFM应用于细胞生物学中的难题,并提出了“形状探针”的概念以及超薄切片的思路以解决这些难题。AFM在细胞生物学中的应用研究还远远不足,需要更多的科学工作者加入其中。

基于原子力显微技术的混合料中沥青微尺度性能测试方法

以沥青混合料试件为研究对象,探讨了原子力显微样本的制备方法.选取最大纵向起伏度和表面粗糙度两个指标对不同储存条件下的样本制备效果进行评定,提出采用低温冷冻措施保证AFM(atomic force microscope)样本平整度的制样方法;利用原子力显微技术的力学性能量化模块AFMQNM(atomic force microscope-quantitative nano mechanical),选取沥青胶浆区域3个典型的观测区域,进行原子力显微测试及微尺度力学性能量化表征.研究结果表明,"冷冻保存、低温切割"的混合料试件样本制备方法能够满足AFM技术的观测要求;AFM-QNM技术可以在混合料试件中直接测试沥青(胶浆)和矿质集料的模量和黏附性质,可有效区分不同的材料组分.

用原子力显微技术测定生物分子之间的相互作用力

原子力显微技术（ＡＦＭ）可直接测定生物大分子之间的作用力，为人们理解生命原理提供了一个新的手段。目前已用ＡＦＭ对一些在生命科学中具有重要意义的生物大分子之间的作用力进行了测定如：①配体受体之间的相互作用力；②运动蛋白之间的作用力；③细胞粘附糖蛋白之间的作用力；④核酸双链和碱基对氢键之间的相互作用力；⑤特殊化基团之间的作用力。本文综述其有关文献。

原子力显微技术成像在生物医学中的应用

原子力显微技术利用探针尖端与标本之间相互作用的力场对标本进行三维成像。这种成像可在生理条件下进行 ,可进行动态观察和标本容易制备是有别于其它成像技术如电子显微镜成像等的特点。对于细胞和生物大分子 ,能够在生理条件下成像具有重要意义。它意味着人们在认识生命本质的方法学方面 ,又向前迈出了新的一步。本文简要综述对细胞和生物大分子的成像在生物医学方面的应用。

原子力显微技术在生命科学中的应用概况

从原子力显微技术自发明以来应用于生命科学领域的文章量来概述其应用和发展情况 ;同时 ,分成生物大分子、超分子聚集体和细胞三类 ,总结了原子力显微技术应用于生命科学的大部分研究对象 。

用原子力显微技术研究受体-配体间的相互作用

原子力显微镜(AFM)不仅能对纳米生物结构进行实时动态的形态和结构观察,而且还能以10-12N(pN)的精度对溶液中生物分子表面的相互作用力进行直接测量,逐渐成为一种研究受体-配体间相互作用的良好工具。本文简要综述用AFM研究受体-配体间作用力、受体-配体间相互作用的影响因素及对这些因素的处理方法。

利用原子力显微技术对神经胶质细胞超微结构及其相互问的纳米连接结构的观察

本研究利用原子力显微技术(AFM)观察原代培养的神经胶质细胞及其相互间的纳米连接结构。选择生长良好的神经胶质细胞用戊二醛固定30分钟,固定于AFM基底上进行扫描成像,用AFM脱机软件(SPM OFFLINE 2.20)进行检测。观察到胶质细胞平铺于培养皿的底部,胞体形状不规则,表面较扁平。突起丰富,但没有极性,无轴突树突之分,还观察到两胶质细胞间存在长程纤维管状连接结构。

用原子力显微技术观察神经网络连接

中枢神经系统神经元依靠其突起之间的突触连接，对信息进行传递、分析、整合，并对各种信息做出反应。以神经元为单位，以突触连接为特征的神经网络，是高级神经系统功能的结构基础。对于相对较大的环路结构，技术上要求既能观察微细结构，又能观察较大的观察区域，同时这种环路结构又不会被切断或被破坏。现有的光镜，因分辨率不够，无法观察其微细结构；

原子力显微技术在酶学研究中的应用

酶在生物体的生命活动中占有及其重要的地位,机体功能的和谐统一有赖于酶的作用。原子力显微技术(AFM)作为一门新发展起来的技术,为人们认识酶的结构与功能提供了又一新的窗口。AFM能够在生理条件下对生物样品进行三维成像,在分子水平上实时监测生理生化反应。AFM还能够在皮牛顿精度上测定分子间作用力。目前,AFM已用于单分子酶的化学性质及其作用原理的研究。本文简述AFM在酶学中的应用情况。

一种非接触式光学微腔液压测量系统

为满足在狭小腔室中测量液体压强的需求,设计了一种非接触式光学法布里珀罗微腔液压测量系统,其中,光学微腔采用双光子三维打印技术制备,膜结构尺寸仅为350μm,设计的膜厚分别为4μm和6μm。系统主要采用嵌入式设计与衍射光栅光谱模块互联,实时采集光学微腔干涉光谱信号,实现了高精度光谱动态解调。实验结果表明,室温(25℃)下,4μm膜厚的微腔液压灵敏度高达398 pm/kPa,系统分辨率可达35.5 Pa,重复性较好,有望用于生物医学眼压等应用场景。

乙酰胆碱酯酶分子的原子力显微成像

本文研究了用原子力显微技术对乙酰胆碱酯酶进行成像的方法。在新鲜裂解的云母表面镀一层金膜，金膜与疏基丙酸（ＭＰＡ）的疏基形成Ｓ－Ａｕ键。使ＭＰＡ的游离羧基再通过碳二亚胺反应与ＡＣｈＥ的碱性氨基酸的氨基形成肽键连接，ＡＣｈＥ因而被固定于支持物表面。这样固定的ＡＣｈＥ可获得清晰成像而不脱落。

活体细胞骨架的原子力显微成像

为研究原子力显微术在生物医学中的应用,实现对活体细胞骨架纳米尺度的实时观察,采用轻敲模式和接触模式对体外培养的大鼠脑微血管内皮细胞进行成像。结果显示不同模式在分辨细胞超微结构及质膜下细胞骨架纤维束等方面各有特点,可从不同角度获取细胞骨架的信息。

原子力显微镜对生理溶液中活细胞成像条件的研究

本文研究用原子力显微技术(AFM)在生理条件下对活细胞成像的基本方法,并对各种影响成像因素如针尖与细胞表面的非特异性相互作用、AFM悬臂弹性系数及细胞表面柔性等问题提供相应的解决方案。从而为AFM在成像的基础上对活细胞其它性质的研究提供基础。用本文方法清晰地显示了固定细胞与活细胞膜表面所具有的明显差别:活细胞膜完整平滑,固定细胞表面粗糙,边缘不整。

难溶性药用纳米微粒的原子力显微检测

建立用原子力显微镜(AFM)检测难溶性药用纳米微粒的方法。将纳米微粒配成一定浓度的悬浮液,以新鲜裂解的云母表面作为样品载体,在室温下用AFM的接触模式成像,用粒度分析软件进行粒度分析。以此方法对两种微粒(活性炭及氧化锌纳米微粒)进行了成像和测量,同时对两种样品进行透射电镜(TEM)观察。AFM检测结果显示,纳米活性炭微粒形态近似球形,表面较平滑,平均直径为(299±187)nm;纳米氧化锌微粒呈球形,平均直径(50±20)nm,与TEM检测结果具有较高一致性。该法简便可靠。

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。

基于原子力显微镜技术的沥青微观力学特性研究

考虑到沥青性质受原油、沥青成分及组分等因素的影响,利用原子力显微镜技术对AB、AD和BD等不同种类沥青的微观力学特性进行了研究。结果表明,微观结构的化学组分和微观力学特性影响着沥青的劲度、黏弹性、塑性、黏附性、抗裂和愈合特性等宏观力学特性。

原子力显微镜技术在沥青微观力学特性研究中的应用

考虑到沥青性质受原油、沥青成分及组分等因素的影响,文中利用原子力显微镜技术对AAB,AAD和ABD等不同种类沥青的微观力学特性进行了研究。结果表明,沥青内部微观流变性与微观结构之间存在密切关系,沥青老化会导致微观结构的变化,而变化的形式与程度与沥青的种类相关。