原子力显微镜及其在生物学研究中的应用血液流变学研究中心许晓风.PDF

姓名：许晓风 学号 专业：生物物理 原子力显微镜及其在生物学研究中的应用 血液流变学研究中心 许晓风 摘要 原子力显微镜自从问世以来在生物学研究中有其不可替代的作用，是生命科学研究中不可缺少 的工具。AFM 技术本身有许多优势，如样品制备简单，可在多种环境中运作，高分辨率等等。本文 主要从生物化学、细胞生物学、免疫学和物质超微结构研究等几个方面对其在生物学中的应用进行 综述。 关键词 原子力显微镜 探针 RNA 聚合酶 分子间相互作用 AFM 的优势 AFM 通常使用氮化硅作为一个灵敏的弹性 微悬臂,在其尖端有一个很尖的探针用来在样品 AFM 是 80 年代初问世的扫描探针显微镜 上扫描。点状物或原子之间的相互作用力通常用 (scanning probe microscope，SPM)的一种。1986 12 6 Lennard-Jone 电位描述:U(r)=-U [(r /Z) -(r /Z) ] 年，Dr. Binning 因发明扫描探针显微镜而获得诺 0 0 0 此处 Z 为原子间距,U0 和 r0 分别为平衡状态下原 贝尔物理奖。这种显微镜的放大倍数远远超过以 子间的能量和距离。当原子间距小于 r0 时，原 往的任何显微镜：光学显微镜的放大倍数一般都 子间作用力由吸引力变为排斥力。探针与表面之 超不过 1000 倍；电子显微镜的放大倍数极限为 间的吸引力和排斥力被用于扫描力试验。不同表 100 万倍；而原子力显微镜的放大倍数能高达 10 面方位的探针作用力给出关于表面形态和一些 亿倍，比电子显微镜分辨率高 1000 倍，可以直 其他表面特征的信息。AFM 有两种类型：接触 接观察物质的分子和原子，这为人类对微观世界 式和非接触式,分别基于排斥作用和吸引作用。 的进一步探索提供了理想的工具。 AFM 试验中,探针尖端近似为显微球,则针尖与 AFM 本身的优势是其在生物学中得以迅速 样品表面间的作用力为:F(Z)=2 πR0B/3Z3 其中 Z 发展的主要原因。首先，AFM 技术的样品制备 为针尖与样品之间的距离,R0 为近似显微球针尖 简单，无需对样品进行特殊处理，因此，其破坏 的半径,B 为一个与物体介电常数有特殊关系的 性较其它生物学常用技术(如电子显微镜)要小 常量。AFM 探针安装在一个灵活的悬臂上,激光 得多；第二，AFM 能在多种环境(包括空气、液 二极管发出的一束激光经悬臂反射后,打在一个 体和真空) 中运作，生物分子可在生理条件下直 分裂式光电二极管上,当探针在样品表面扫描时, 接成像，也可对活细胞进行实时动态观察；第三， 由于样品表面原子结构起伏不平,悬臂也就随之 AFM 能提供生物分子和生物表面的分子/亚分