原子力顯微鏡在氣相和液相下的成像分析.pdf

1、目的：利用原子力顯微鏡( AFM)在氣相條件下和液相條件下分別對(duì)Al2O3模板、數(shù)字光盤(pán)、云母片等樣品進(jìn)行形貌掃描，分析AFM在氣相和液相條件下成像的差別，優(yōu)化AFM在液相工作的條件。將AFM高分辨率的成像技術(shù)引入到生物學(xué)樣品的形態(tài)學(xué)研究中，挖掘AFM在液相下的動(dòng)態(tài)測(cè)量模式。探討利用AFM來(lái)研究生物分子的相互作用時(shí)，AFM針尖和基底的功能化修飾方案。利用AFM對(duì)紅細(xì)胞等單個(gè)生物樣品進(jìn)行形貌學(xué)的研究，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)AFM在溶液環(huán)境中對(duì)活細(xì)胞等

2、生物樣品的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)。 方法：利用AFM在空氣條件下和液體條件下分別對(duì)CD光盤(pán)、DVD光盤(pán)和Al2O3模板等三組樣品進(jìn)行形貌掃描，研究它們?cè)诓煌瑮l件下的表面形貌特征。利用AFM對(duì)天然云母片和醛基基片表面進(jìn)行形貌掃描，觀察比較它們表面平整度的區(qū)別。將親和素(Avidin)蛋白分子分別修飾到新解離的云母表面和醛基片表面，利用AFM來(lái)研究親和素蛋白的形態(tài)學(xué)特征。利用APTES硅烷化修飾AFM針尖，通過(guò)戊二醛作為連接分子，將3’

3、末端標(biāo)記有CY3，5’末端有氨基修飾的寡核甘酸探針連到AFM探針的針尖上，通過(guò)倒置共聚焦熒光顯微鏡來(lái)驗(yàn)證修飾的效果。將新鮮小鼠血紅細(xì)胞涂在新解離的云母片上，利用AFM的輕敲模式來(lái)進(jìn)行掃描，研究小鼠紅細(xì)胞的形態(tài)學(xué)特征。 結(jié)果：⑴對(duì)比分析幾種固體樣品在氣相和液相下的AFM形貌圖像，我們發(fā)現(xiàn)在液相下的形貌圖要明顯優(yōu)于氣相下的形貌圖，液相條件不僅消除了許多噪音信號(hào)，使圖像中凹陷和凸起部位的界限更加明顯，而且大大降低了針尖展寬效應(yīng)的影響

4、，使細(xì)微的結(jié)構(gòu)更加突出。⑵通過(guò)對(duì)氣相和液相下的納米孔的AFM形貌圖進(jìn)行圖像分析，我們發(fā)現(xiàn)同一樣品上的納米孔直徑略有不同，我們統(tǒng)計(jì)出在氣相和液相下納米孔的直徑分別為63.04nm±5.58nm和70.36nm±7.03nm，這可能是由于在氣相條件下，針尖和樣品都暴露在大氣中，受到的外界干擾較大，增加了針尖的展寬效應(yīng)造成的。⑶對(duì)比云母片和醛基基片的AFM掃描圖，我們可以看出新解離的云母片表面平整度要優(yōu)于醛基基片，新解離的云母片表面最大起伏為

5、30nm，醛基基片表面最大起伏為70nm。⑷分布在基底表面的Avidin蛋白分子在AFM掃描圖像中的形態(tài)呈近似橢圓形的球體，通過(guò)圖像分析這些蛋白的直徑大約在200nm～350nm之間。⑸小鼠紅細(xì)胞在AFM掃描圖中表現(xiàn)為規(guī)則的中心凹陷的圓盤(pán)狀，其直徑大約為5～7μm。 結(jié)論：①AFM在液相條件下更能夠突出樣品的精細(xì)結(jié)構(gòu)，獲得高清晰度的圖像。②AFM探針的展寬效應(yīng)會(huì)影響圖像的質(zhì)量，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)根據(jù)待測(cè)樣品的大小來(lái)選用合適的針尖，盡量

6、減小針尖形貌對(duì)掃描結(jié)果的影響。③利用AFM來(lái)研究生物樣品時(shí)，將樣品共價(jià)修飾到基底表面的方法要優(yōu)于靜電吸附，共價(jià)修飾可以保證修飾到基底表面的分子數(shù)，更有利于在液相下的研究。④利用AFM來(lái)檢測(cè)生物分子間的相互作用時(shí)，采用針尖硅烷化后利用戊二醛作為連接分子，再將待測(cè)蛋白分子共價(jià)修飾到針尖(或基底表面)的方案是可行的。⑤AFM可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)細(xì)胞等生物樣品進(jìn)行成像，進(jìn)一步發(fā)展AFM在液相下的動(dòng)態(tài)測(cè)量模式對(duì)生物樣品以及生物分子間相互作用的研究有著重