肺癌一直是威脅人類健康最常見的惡性腫瘤,具有較高的發(fā)病率,它的發(fā)病原因和治療方法一直是人們關(guān)注的熱點,而基于細胞層面的實驗是研究肺癌的方式之一。在研究藥物與細胞相互作用的過程中,從細胞形態(tài)學(xué)角度進行分析逐漸成為一種可靠的評價方法。近年來,原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope,AFM）發(fā)展迅速,由于其分辨率高、制樣簡單的特點,已在生物領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用,成為單細胞研究的常用工具。然而,研究細胞形態(tài)的傳統(tǒng)方法主要是以大量觀察為基礎(chǔ)的定性描述,這些方法常常存在主觀性和片面性,不能通過確切的數(shù)據(jù)客觀描述細胞的形態(tài),因此對細胞的形態(tài)進行定量分析是有必要的。本文以肺癌細胞為研究對象對AFM的納米成像進行了研究,并定量分析細胞經(jīng)抗癌藥物紫杉醇作用后其形態(tài)等方面的變化,從而在細胞層面對藥效進行評價。首先,分別采用輕敲模式和跳躍模式進行成像實驗,結(jié)果表明跳躍模式在本實驗中更具有優(yōu)越性。接著對成像質(zhì)量進行了分析,并以分形維數(shù)作為評價指標研究掃描速率對成像質(zhì)量的影響,進而確定了本文用于成像的最佳掃描速率。由于AFM能夠同時獲得二維和三維形貌圖像,從中能分別提取出樣品的形狀和表面形貌結(jié)構(gòu)... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

AFM系統(tǒng)工作示意圖

第2章AFM的細胞成像與表征原理6此外，當AFM取得掃描位置信息和對應(yīng)的高度數(shù)據(jù)后，能夠以兩種視圖方式對樣品圖像進行顯示，它們分別是二維形貌圖和三維形貌圖。其中，二維形貌圖更側(cè)重于對樣品形狀、大小進行觀測，而三維形貌圖更有利于觀察樣品表面形貌的差異。2.1.2AFM成像模式由以上原理介紹可知，AFM測量的關(guān)鍵是探針針尖和待測樣品之間的相互作用力，而這種作用力和針尖與樣品間的距離有關(guān)。不同的初始距離會導(dǎo)致探針所處的初始狀態(tài)不同，它們的關(guān)系如圖2.2所示。AFM主要有三種成像模式，分別是接觸模式、輕敲模式和非接觸模式。圖2.2原子間作用力與距離的關(guān)系曲線接觸模式，又稱為恒力模式，是為AFM開發(fā)的第一種模式。在此模式下，懸臂不振蕩，并且在掃描過程中探針針尖與樣品的間距位于小于零點幾個納米的斥力區(qū)，或者保持輕微的互相接觸狀態(tài)，從而獲得高分辨率的AFM圖像[25]。因此，樣品表面的高低變換會直接作用在AFM的針尖上，使針尖與被測樣品之間的距離產(chǎn)生變化，進而導(dǎo)致它們之間的作用力發(fā)生變化，最終微懸臂形變量值發(fā)生改變。當反饋系統(tǒng)檢測到偏轉(zhuǎn)量產(chǎn)生的差值后，會調(diào)整掃描器的伸縮使探針針尖和樣品間的作用力保持不變，此時根據(jù)Z軸方向上掃描器移動的數(shù)據(jù)就可以生成樣品表面的形貌圖像。盡管接觸模式是一種常用的成像模式，但它仍有不足之處，當探針在樣品上長時間滑動時，針尖可能會產(chǎn)生磨損，進而導(dǎo)致樣品發(fā)生形變；在掃描柔性物質(zhì)時，也有可能會刮劃樣品。非接觸模式是使AFM的微懸臂在樣品表面附近振動，通過控制微懸臂的共振頻率，探針針尖可以在樣品表面上方一定距離內(nèi)運動，而不與表面接觸[26]。由于針尖不與樣品表面接觸，即沒有力作用到待測樣品的表面，因而非接觸模式不會對樣品造成損壞，但會導(dǎo)致該模式?

Ｋ孀叛芯康納釗耄?髦直碚韃問??陸續(xù)提出，但在這些參數(shù)中，某些參數(shù)內(nèi)容存在交叉或者僅能在特殊條件下應(yīng)用。同時，由于目前大部分的測量儀器仍是基于二維輪廓曲線的，因此傳統(tǒng)的表面形貌表征主要還是基于Ra、Rq、Rz等參數(shù)[32]，然而這些評價參數(shù)往往不能真實地反映表面形貌。AFM的出現(xiàn)實現(xiàn)了對樣品的三維表面成像和分析，因而能夠?qū)⒈砻嫘蚊驳脑u價由二維轉(zhuǎn)換成三維，使統(tǒng)計分析誤差更校對三維表面進行表征常采用Sa、Sq等參數(shù)[33]，這些參數(shù)主要可被分為四類，分別是幅度參數(shù)、空間參數(shù)、功能參數(shù)和綜合參數(shù)，具體如圖2.4所示[34]。圖2.4表面粗糙度表征三維參數(shù)除上述方法外，利用分形維數(shù)D表征表面形貌也是近年來非常流行的方法。在通常的歐幾里德幾何中，物體的維數(shù)都是整數(shù)，例如直線的維數(shù)是一維，平面的維數(shù)是二維。然而在自然界中，一些物體的復(fù)雜性使得人們無法用整型維數(shù)來對其進行描述。為三維參數(shù)幅度參數(shù)空間參數(shù)功能參數(shù)綜合參數(shù)十點高度Sz均方根偏差Sq偏斜度Ssk表面峭度Sku表面紋理方向Std表面紋理縱橫比Str最快衰退自相關(guān)長度Sal表面支撐指數(shù)Sbi中心液體滯留指數(shù)Sci谷區(qū)液體滯留指數(shù)Svi均方根斜率Sq算術(shù)平均頂點曲率Ssc展開界面面積Sdr

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]基于原子力顯微鏡研究藥物與細胞的相互作用[D]. 鄭晶.湖南大學(xué) 2009



本文編號：3431376