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原子力显微镜(AFM)是一种流行的成像和表征技术。AFM使用探针扫描材料的表面——有时是轻拍,有时是在表面上方扫描——这是一种可以确定表面形貌及其某些特性的技术。
任何AFM模式都可以确定表面的结构,但不同的成像模式往往提供特定的性质表征。AFM的多功能性和多种不同的模式意味着它有助于理解在许多行业中使用的材料,分子、制药和医疗保健中使用的天然生物材料也不例外。欧洲杯足球竞彩
医疗保健行业利用纳米药物作为一种有效的治疗途径的进展意味着,纳米级表征方法已经被用于医疗保健行业的生物分子成像、机械过程、疾病及其细胞相互作用和药物配方,也是一种早期检测各种病理状况的方法。
AFM现在被用于医疗保健部门,以研究与纳米医学相互作用的生物物质的特性,以及一些治疗方法本身,并帮助该部门取得进展。
AFM是什么?
AFM是一种用探针扫描材料表面的显微镜技术。探头通常由悬臂和尖头组成。尖端扫描表面,尖端和表面之间的分子间力导致尖端向表面移动(并且在大多数情况下轻击它)。激光束总是指向悬臂,当悬臂发生偏转时,激光束也会偏转到位置敏感的光电二极管(ppd)上,从而可以确定原子的相对位置。系统使用反馈回路来重置自身,从而将探针返回到其初始位置。
重复该过程,直到扫描完成。如果要推导属性,有时可以在同一扫描中完成,但有时对属性执行二次扫描,生成的地形图可以重叠,以便原子区域和属性可以匹配。
生物样本的非接触模式
大多数AFM模式不适用于生物材料。欧洲杯足球竞彩有一种模式,称为非接触模式,它可以用于软生物样品而不损坏它们。在其他方法联系样本图像,非接触模式不存在,和悬臂笼罩在示例但仍deflected-it放置距离示例,它仍然可以与样本并走向它,但它是足够远时它不会碰它弯曲对样本。这样,偏移仍然被记录下来,这意味着表面及其属性可以被映射出来。如果不是因为实现了非接触模式,AFM就不会成为医疗保健领域有用的技术。
生物分子成像
有许多不同的生物分子和生物结构可以用原子力显微镜成像。AFM是第一个使生物学家能够在自然环境中看到单个生物分子的技术,从DNA到蛋白质复合物的一切都已用AFM成像。但是更大的生物分子系统也可以被成像,包括膜蛋白和细胞膜。就膜蛋白成像而言,不仅分子本身可以成像,还可以成像其内部通道和孔的三维结构。AFM也被证明能够操纵膜蛋白的特性。就完整的细胞膜而言,AFM可以用来观察细胞膜的结构、离子通道和受体,以及当细胞膜患病时它们是如何变化的——这使得AFM可以作为一种确定健康细胞和患病细胞之间差异的方法。
理解细胞力学
细胞依靠各种生化过程,以及细胞骨架结构的重组和调节来有效地发挥功能。这些重组过程改变了细胞的力学性能,AFM是一种可以相对容易地推断样品力学性能的技术。AFM具有高分辨率,并提供了一种方法来诊断异常细胞机制引起的病理,并监测治疗的有效性,以及他们如何治疗细胞的任何机械异常。
理解组织的纳米结构
构成人体各种组织的不同纤维都有不同的机械性能,正是这些性能往往导致组织具有特定的功能。AFM可以用来探测组织的各种力学特性,这可以通过组织的弹性来诊断和监测疾病的进展(以及对患病组织的治疗效果)。该领域的最新进展是利用原子力显微镜(AFM)诊断骨病。
药物配方和药物传递
AFM涉及到药物开发和传递的许多不同阶段,对于了解任何药物在体内的行为特别有用。AFM首次用于药物发现过程中研究任何潜在的药物靶点,包括蛋白质和DNA,通过显示任何可能的候选药物对生物分子结构的影响。这可以包括测试表面受体和候选药物之间可能存在的任何潜在相互作用。
AFM还被用于识别标本中存在的任何物种,如疾病,并提供了对疾病发生时在细胞/组织水平上身体发生的物理变化的深入了解。这有助于开发能够适应这些变化的药物,以确保最大的效果。最后,AFM可以用于药物配方本身及其载体(如果适用),以更好地了解它们的物理特性,以及它们的特性是否能够有效地中和患病区域而不影响健康细胞。AFM参与整个药物开发周期,并帮助医疗保健和药物开发的许多方面取得进展。
来源
- 原子力显微镜:疾病与健康- Stylianou A. et al,扫描,2019, DOI: 10.1155 / 2019/6149247
- 原子力显微镜在纳米医学发展中的作用范围印度实验生物学杂志,2010
- “原子力显微镜在生物医学应用中的最新应用”——Maver U. et al,分析化学发展趋势,2016, DOI: 10.1016 / j.trac.2016.03.014
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