基于AFM压痕技术的细胞膜刺入方法及机制研究

发布时间：2025-06-26 01:08

　　传统的细胞基因学研究是基于群体细胞的统计分析开展的,而掩盖了单细胞之间异质性造成的影响。事实上,即使来源相同的细胞个体之间,也会因为病变而在基因上存在差异。因此从单细胞水平研究基因功能对疾病的早期预防和诊断具有重要意义。随着原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)的发展,AFM已经不局限于表征纳米材料形貌,而逐渐应用于单细胞微纳米操纵领域。正是由于AFM精准的力和位移控制,使其在压痕模式下可以无损伤刺入单个细胞来提取和注射基因,从而实现单细胞基因检测和细胞转染。但是根据国内外的研究发现,由于细胞结构的复杂性,即使商业化的AFM探针拥有纳米级别曲率半径的针尖,其刺入细胞造成细胞膜孔洞的概率还是非常低,这将严重影响AFM在单细胞基因操纵领域的应用。提高AFM探针对细胞膜的刺入率是实现AFM在单细胞基因操纵应用的关键一步,也是前提条件。造成细胞膜孔洞的关键是提高细胞膜的张力,而目前对AFM探针刺入细胞膜引起的张力变化认识不足,因此本文将围绕提高细胞膜张力来提高AFM探针对细胞膜的刺入率这一核心目的展开研究。本文首先通过AFM精确定位压痕模式实现了单个小鼠成纤维细胞...

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１原子力显微镜的组成部分示意图??

在细胞研究上的传统应用??１．２．１原子力显微镜原理及组成??１９８５年ＩＢＭ公司的ＧｅｒｄＢｉｎｎｉｇ和斯坦福大学的Ｃａｌｖｉｎ?Ｑｕａｔｅ［１５］发明／?ＡＦＭ，??它是基于扫描險道显微镜（Ｓｃａｎｎｉｎｇ?Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ?Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，?ＳＴＭ）的基础上创造的。....

图１－２原子与原子之间的相互作用力与距离之间的关系??

?第一章绪论???ＴｙＨｊ＾Ｐ，?ｆ?ｉ??離－：：款＿??图１－２原子与原子之间的相互作用力与距离之间的关系??１．２．２原子力显微镜操作模式??（１）接触模式??在接触操作模式下，ＡＦＭ悬臂向样品移动，直到针尖与样品接触，导致悬臂??弯曲。悬臂梁的偏转是通过激光束偏转检测出来....

图１－３?ＡＦＭ力－距离压痕曲线??

定的点的相互作用力。??在这个模式操作过程中，ＡＦＭ探针在ｘ和ｙ方向不发生位移，只在ｚ方向移动。??当针尖从远距离靠近样品的时候，探针与样品之间的作用力为０；当两者接触的时??候，针尖与样品之间的排斥力开始增加；当作用力达到设定的最大值之后，针尖开??始向上移动，此时作用力开始减....

图１－４不同类型细胞（红细胞［１６］、胸腺细胞［１７］、尼古丁刺激的肝细胞［２７】、肝癌细胞??［３１］、小气道上皮细胞［３２］和肺癌细胞［３２］）的ＡＦＭ形貌??

?第一章绪论???细胞的三维形貌被扫描表征，包括红细胞、内皮细胞、植物细胞、成纤维细胞和各??种癌细胞等［１６＿２６］，如图１－４所示。细胞从戊二醛固定的死细胞到生理环境下的活细??胞，从正常细胞到癌细胞，都可以得到髙分辨率的成像。细胞的形貌在其生命周期??内不断地发生着改变。很....

本文编号：4052909