原子力显微镜的应用及样品要求

AFM以其操作方便，对样品处理要求不高，原子级分率低，样本可在空气中成者液体中直接观察，可检测的样品范围广等优点，赢得了越越广阔的应用，利用AFM可以观察生物制品的形态结构、检测生物力、观察品体的三结构及插体的生长等，这势必会进一步推动生命科学，材料科学的一步发展。

 
（一）生命科学中的应用

1.用于形态结构的观察

 

由于AFM具有光学显微镜所不具备的高分辨率，同时又不需扫描电子显微镜的严格制样要求。AFM已广泛地应用于细胞、蛋白质、核酸等生物形态结构的研究。

目前，生物学家们已经利用AFM研究活细胞或固定的细胞，如红细胞、白细胞等，获得了丰富的信息。对于单个细胞而言，AFM不但能够提供长度、宽度、高度等形态方面的信息，而且可以满足人们对膜上的离子通道、丝状伪足、细胞间连接等细微结构研究的要求，甚至还可清楚地观察到膜本身的骨架结枃。这些对于进步研究细胞表面及表面以下结构相互作用很有启发性。

 

AFM还可以观察蛋白质的细微结构，测算复合物中蛋白质的大小，最早用AFM研究的膜蛋白是 halo bacterium halobim的紫膜上的视紫红蛋白，得到视紫红蛋白在膜上呈二维的六角形排列。AFM还比较成功地观察了肌动蛋白、血纤维蛋白原，胶元蛋白，免应球蛋白等游离蛋白质分子，随着深针技术的不断改进，观测到了肌动蛋白分子的螺旋构造，通过AFM对肌动蛋白聚合、解聚、破裂、弹性系数变化等过程的观察，进步证实肌动蛋白的网络结构对于活细胞的稳定性起决定作用。

 

2.用于动态过程的研究

 

AFM可以在生理状态下观察任何活的生命样品和动态过程，主要有生物大分子之间的生化反应过程、病毒对细胞的感染过程、蛋白质的结晶析出等等，已被广泛地应用到生物样品中。

 

观察生物大分子之间的生化反应过程，对于研究生物的结构与功能有很大的帮助，有很多实验动态观察了DNA复制、转录和蛋白质的翻译过程，有些实验则观察DNA、RNA与酶结合过程，使人们对这些生化反应有了更进一步的了解，此外，AFM可以清晰地看到RNA聚合酶在DMA模板中运动，这种技术用于更大的分子，将会提高特异治疗药物插人的几率，那样很多疑难疾病的治疗就成为可能。

 

病毒对细胞的感染是一个很典型的例子，应用AFM已观察了痘节病毒感染单个细胞的过程。将痘苗病毒加人培养液后，细胞变得光采软，在这种状态下病毒易于穿过细跑膜。

 

蛋白质从溶液中结品析出也是一个分值得关注的领域，人们采用AFM研究溶菌蛋白、刀豆蛋白、TEuvEaLit和过氧化氢测得的情况，这些研究有助于人们更加深入地理解蛋白质晶体的生长动力学和成核机理。

 

原子力显微镜样品的要求

原子力显微镜研究对象可以是有机固体、聚合物以及生物大分子等，样品的载体选择范围很大，包括云母片、玻璃片、石墨、抛光硅片、二氧化硅和某些生物膜等，其中常用的是新剥离的云母片，主要原因是其非常平整且容易处理。而抛光硅片最好要用浓硫酸与30%双氧水的7∶3 混合液在90 ℃下煮1h。利用电性能测试时需要导电性能良好的载体，如石墨或镀有金属的基片。

 

试样的厚度，包括试样台的厚度，最大为10 mm。如果试样过重，有时会影响Scanner的动作，请不要放过重的试样。试样的大小以不大于试样台的大小（直径20 mm）为大致的标准。稍微大一点也没问题。但是，最大值约为40 mm。如果未固定好就进行测量可能产生移位。请固定好后再测定。