应用原子力显微镜对细胞及亚细胞结构的研究进展

孙玉婷 综述 鲁春雁，王 欢，韩毅敏，闫永达 审校

原子力显微镜(atomic force microscope，AFM)是一种具有原子级别高分辨率的新型探针显微镜。与一般的扫描电子显微镜相比，AFM分辨率更高(横向扫描分辨率达0.1～0.2 nm，纵向扫描分辨率达0.01 nm)、使用的工作环境更宽松(同时可在真空、大气和液体环境中作业)。并且，通过AFM进行检测的标本不需要进行蜡块包埋和固定处理，这对于在缓冲液或空气环境进行细胞、微生物及亚细胞结构的动态研究具有条件优势。其自1986年被发明以来迅速地运用于生物医学领域，并已成为领域内重要的观察、研究工具，多用于DNA的分子构象、蛋白质和DNA分子动态行为的研究以及活细胞表面及亚细胞结构形貌变化的观察，其工作原理。该文搜集中外近年来AFM运用于细胞及亚细胞结构研究的成果，展开分析和总结，作一综述。

1 样本处理和实验环境的选择

在记录活细胞机械特性和其生物活动的实验中，需要在无菌条件下进行，可避免水分蒸发，保持培养基温度和气体的稳定性，从而避免AFM扫描陶管的热漂移现象。David et al通过微扰实验将质量波动、ATP合成和水运输等细胞过程联系起来，研究显示AFM需在无菌条件下记录细胞活动，记录细胞质量的变化。Willner et al在应用AFM技术对DNA进行研究时，表明DNA的制备需要在液体环境中进行，同时在温度范围为15～85 ℃的环境中进行单链DNA混合，并且发现整合的标记物片段需经AFM确认，因此，最终在液态环境中应用AFM技术对DNA片段进行检测，并记录了运动轨迹，从而得到DNA在纳米尺度中的折纸运动情况。……