人腦作為具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)與功能的信息轉(zhuǎn)換與信號處理系統(tǒng),其內(nèi)部的組成成分及相互間的協(xié)調(diào)工作一旦失衡,引起的腦部疾病會對人類的健康造成嚴(yán)重影響。納米技術(shù)作為一種前沿的多學(xué)科交叉技術(shù),通過使用原子力顯微鏡（AFM）可實現(xiàn)在納米尺度上對細(xì)胞和分子進行高通量實時檢測,同時它可以結(jié)合納米材料多樣化的表面特性,研制不同種類的功能性納米傳感器,在信息技術(shù)、生物電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護等領(lǐng)域發(fā)揮了舉足輕重的作用。因此,將納米技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合,在微觀上研究腦部細(xì)胞內(nèi)部的通訊機制及特性,不僅可以為神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療提供幫助,還可以為生物納米傳感器的開發(fā)提供有價值的參考。本文是在AFM檢測技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合的條件下完成的,在微觀上研究細(xì)胞形貌及特性變化的同時又采用信息處理的方法對細(xì)胞的形態(tài)變化做了細(xì)致的分析、對電信號存有噪聲的問題進行了優(yōu)化。首先通過選取納米材料制備功能性基底培養(yǎng)細(xì)胞,利用AFM納米成像系統(tǒng)對培養(yǎng)在功能性基底上的細(xì)胞進行高分辨率成像,結(jié)合圖像處理技術(shù)對細(xì)胞圖像進行信息提取,根據(jù)獲得的特征參數(shù)對比研究功能性基底對細(xì)胞形態(tài)的改變。其次根據(jù)AFM工作原理,研制導(dǎo)電模塊并對功能性基底培養(yǎng)的細(xì)胞進... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

原子力顯微鏡工作原理圖

第2章基于AFM納米成像的細(xì)胞特性檢測系統(tǒng)8之間的關(guān)系，使用基于模板匹配的圖像拼接方法，可以將一系列掃描圖像拼接起來，從而實現(xiàn)大面積掃描功能。圖2.1原子力顯微鏡工作原理圖2.1.2AFM成像系統(tǒng)組成AFM納米成像系統(tǒng)可具體劃分為力檢測部分、位置檢測部分和反饋系統(tǒng)，三者相互協(xié)調(diào)工作完成樣品的掃描成像及分析，系統(tǒng)組成如圖2.2所示。圖2.2原子力納米成像系統(tǒng)組成1）力檢測部分在AFM工作過程中，力檢測部分主要是以探針作為檢測工具，探針由微懸臂和探針針尖兩部分組成，二者之間存在微小的原子間作用力，該作用力通常由材質(zhì)為氮化硅、長度為100-500μm的微懸臂的形變量去檢測[33]。因探針針尖是與樣品直接接觸的部分，其微小懸臂梁的規(guī)格，比如它的形狀、長度、寬度、彈性系數(shù)、曲率半徑等參數(shù)都會影響掃描成像的質(zhì)量，因此在實驗前，需要根據(jù)掃描樣品的硬度和材質(zhì)選擇適宜的探針型號。

第2章基于AFM納米成像的細(xì)胞特性檢測系統(tǒng)9在成像過程中，AFM圖像的質(zhì)量與探針針尖和待測物品間的作用力緊密關(guān)聯(lián)，作用力的大小導(dǎo)致懸臂偏轉(zhuǎn)量的不同，力與偏轉(zhuǎn)距離遵從胡克定律，如圖2.3所示[33]：F=-kVz(2-1)其中F是加載在微懸臂上的應(yīng)變力，Vz為微小彈性形變量，K是懸臂梁的彈性常數(shù)，只要測量出樣品與探針間距即懸臂梁的偏轉(zhuǎn)量大小，就可計算出應(yīng)變力F的大校圖2.3基于胡克定律的懸臂梁形變2）位置檢測部分在AFM成像系統(tǒng)中，微懸臂隨著探針與樣品表面高低起伏的變化進行適當(dāng)調(diào)整，同時微懸臂也隨著探針的波動在一定范圍內(nèi)發(fā)生偏折，位置檢測部分就是將微懸臂偏折量的大小記錄下來，最后以力曲線的波動范圍來反映樣品表面的形貌。目前在AFM領(lǐng)域，用來研究探針與懸臂梁間相互作用所產(chǎn)生的偏折量最常用的方法是光束偏轉(zhuǎn)法，其原理易于理解，操作簡單。光束偏轉(zhuǎn)法通過光學(xué)杠桿原理,當(dāng)激光照在微懸臂的尾端時，反射光的位置會因探針的起伏而發(fā)生變化，產(chǎn)生偏移量。偏移量的大小由內(nèi)部的激光光斑位置檢測器記錄下來并轉(zhuǎn)換為電壓信號，傳送給放大器，經(jīng)過計算機采集和處理獲取到樣品信息，最后將探針掃描到的每個點的數(shù)據(jù)進行分析與處理呈現(xiàn)出樣品圖像[34-35],工作原理如圖2.4所示。


本文編號：3460649