甲状腺滤泡上皮细胞、腺瘤细胞和癌细胞的原子力显微镜观察

：[目的]应用原子力显微镜（atomic force microscopy,AFM）观察甲状腺正常滤泡上皮细胞、腺瘤细胞和癌细胞的细胞膜表面纳米级超微结构,旨在为临床甲状腺滤泡性肿瘤良恶性鉴别诊断难点寻找帮助.[方法]以甲状腺正常细胞和肿瘤性细胞为研究对象,其中腺瘤组织、腺癌组织作为两个试验组,肿瘤旁正常甲状腺组织作为对照组.采用细胞印片法获取各组甲状腺细胞（每组各3 000个）,应用AFM（轻敲模式）扫描各组细胞并利用软件自动分析系统进行分析.[结果]（1）AFM扫描后图像分析结果：正常甲状腺细胞表面的隆起较光滑,分布均匀、形状规则,排列疏密适中;腺瘤细胞表面的隆起较正常细胞粗糙,分布不均匀、形状渐不规则,排列开始紊乱,隆起物之间的裂隙呈＂沟渠状＂,裂隙间相互贯通;癌细胞的膜表面则更加粗糙,隆起物分布更加不均匀、形状极不规则,有的隆起呈＂尖刀状＂,还有的隆起呈＂馒头状＂,排列已经参差不齐,隆起物之间的裂隙比腺瘤细胞增宽,呈＂沟壑状＂,其宽度和高度均明显增加.（2）各组细胞膜表面重要参数比较结果：各组细胞膜表面的平均粗糙度、平均峰高度、平均凹陷深度和表面积差值的比较均具有统计学意义（P〈0.01或P〈0.05）.[结论]AFM从纳米级水平为我们提供了一条临床诊断的新思维,使AFM在临床甲状腺滤泡性肿瘤良恶性鉴别方面有可能成为具有一定诊断价值的辅助诊断工具.     

原子力显微镜对常用7种单克隆抗体形态的观察

目的为抗原抗体反应提供原子力显微镜下的形态学基础,为建立常用抗体形态结构的形态库打下基础。方法将7种常用单克隆抗体分别滴加于载玻片上,放入加有10%中性缓冲甲醛的湿盒内,置于37℃温箱中1 h,用蒸馏水轻轻涮洗,晾干,用原子力显微镜（atomic force microscope,AFM）进行扫描,观察形态,测量扫描颗粒的宽度、最大峰高度和平均粗糙度。结果在2D图中,细胞角蛋白（广谱）、S100蛋白鼠抗人单克隆抗体为长杆状,波形蛋白、白细胞共同抗原、细胞角蛋白7、Dog-1鼠抗人单克隆抗体为类圆形,甲状腺球蛋白鼠抗人单克隆抗体为三角形;不同组间单克隆抗体之间宽度、最大峰高度的差异有统计学意义（P〈0.05）,各组间平均粗糙度的差异无统计学意义（P〉0.05）。结论 2D图中,7种单克隆抗体的形态大致可分为三种：长杆状、类圆形、三角形,直观地印证了抗体具有相对特异性,并为抗原的共同表达和例外表达的进一步研究提供形态学基础。     

甲状腺相关眼病患者眼眶前脂肪细胞在原子力显微镜下形态学观察

目的研究原子力显微镜(AFM)观察甲状腺相关眼病(TAO)患者和正常眼眶前脂肪细胞膜表面的形态学异同。方法使用AFM观察TAO患者(观察组)和正常(对照组)眼眶前脂肪细胞膜表面的形态学特点。结果AFM扫描范围为80μm×80μm时2组细胞均为长梭形,细胞直径均>80μm,未观察到明显差异。扫描范围为1μm×1μm时2组细胞表面出现大小不等的颗粒状物质,观察组细胞膜表面相对粗糙,隆起结构起伏较大,排列疏密不均,其平均粗糙度为(36.480±8.146)nm;对照组细胞膜表面相对光滑,隆起结构起伏较小,排列疏密均匀,其平均粗糙度为(32.189±7.819)nm;观察组细胞膜表面粗糙度大于对照组(t=4.342,P<0.05)。结论 AFM可清楚直观地观察到眼眶前脂肪细胞膜的微观结构及三维成像情况,是一种较好的观察细胞膜表面微观形态工具。     

原子力显微镜观测CD34阳性细胞的形貌结构

目的用原子力显微镜观测正常人及表达CD34抗原的白血病细胞表面的形貌结构,并比较两者的异同。方法从健康人和M2b型白血病患者各3例骨髓标本中分离出单个核细胞,利用免疫磁柱法纯化CD34 细胞,流式细胞仪检测其纯度。用光学显微镜和原子力显微镜进行观测。结果光学显微镜下两种来源的CD34 细胞形貌相似。原子力显微镜下可观测到细胞表面有许多微绒毛突起,表面粗糙度在不同来源细胞内部呈正态分布,正常人及表达CD34抗原的白血病细胞表面在平均粗糙度、均方根粗糙度方面有显著差别。结论M2b型CD34 白血病细胞较正常CD34 细胞表面皱折程度显著降低。     

原子力显微镜观察腰椎间盘突出胶原蛋白多糖纳米生物学形态…

对３例腰椎间盘突出症患者手术取出变性髓核，应用原子力显微镜（ＡＦＭ）观察髓核组织三维图像结构。结果显示，髓核中的胶原束、胶原纤维有不同排列。原胶原纤维组织及多糖的颗粒分子形态结构与正常人腰椎间盘髓核对比，胶原纤维形成的原胶原纤维，其网眼吸附蛋白分子及蛋白多糖、胶原组织均呈退行性改变，胶原纤维化合并钙化，原胶原纤维纵横纹６ｎｍ。同时可见，胶原纤维有断裂损伤。     

红藻氨酸作用后海马神经元胞膜表面的超微结构的原子力显微镜观察

目的 观察原代培养神经元在红藻氨酸(KA)作用下细胞表面形态的三维构像变化。方法 利用原子力显微镜(AFM)对大鼠海马神经元经不同浓度的KA(25和250μmol／L，50和100nmol／L)分别作用10min和100min后的表面结构进行纳米级水平扫描和观测。结果 正常海马神经元表面光滑，起伏均匀、规律；KA作用后神经元呈退行性改变，表现为胞体肿胀，胞膜表面粗糙，出现隆起和“孔洞”样结构，并且其变化程度分别与作用时问和KA浓度呈量-效关系。结论 KA对海马神经元毒性作用后胞膜表面超微结构所产生的明显变化，可借助AFM清晰观察，并定量分析。     

虎眼万年青多糖的原子力显微镜观察

目的 :研究虎眼万年青多糖的微观形貌。方法 :采用原子力显微镜 ( AFM)观察虎眼万年青多糖的微观形貌。结果 :虎眼万年青多糖的单一多糖 OCA- ba呈多股紧密并行螺旋形排列。结论 :利用 AFM可以快速、直观地观察虎眼万年青多糖的微观形貌 ,推断这种现象是由于该多糖中所含糖醛酸发生糖链间氢键缔合所致     

纳米粒子对蛋白质结构影响的原子力显微镜研究

目的 研究不同粒径、不同材料、不同形状的纳米粒子对蛋白质分子结构的影响。方法 通过原子力显微镜表征纳米 粒子吸附蛋白质前后的粒径变化,研究其对蛋白质结构的影响。 结果 从粒径大小来看,纳米粒子的粒径越小对蛋白质的 结构造成的影响越小;从纳米粒子的材料来看,半导体材料的纳米粒子对蛋白质结构造成的影响大于金纳米粒子;从纳 米材料的形状来看,球形纳米颗粒对蛋白质结构造成的影响小于片状石墨烯。结论 纳米粒子的粒径、材料和形状对蛋白 质的分子结构有着显著的影响。     

红藻氨酸作用后海马神经元胞膜表面的超微结构的原子力显微镜观察

目的观察原代培养神经元在红藻氨酸(KA)作用下细胞表面形态的三维构像变化。方法利用原子力显微镜(AFM)对大鼠海马神经元经不同浓度的KA(25和250 μmol/L,50和100 nmol/L)分别作用10 min和100 min后的表面结构进行纳米级水平扫描和观测。结果正常海马神经元表面光滑,起伏均匀、规律;KA作用后神经元呈退行性改变, 表现为胞体肿胀,胞膜表面粗糙,出现隆起和“孔洞”样结构,并且其变化程度分别与作用时间和KA浓度呈量-效关系。结论KA对海马神经元毒性作用后胞膜表面超微结构所产生的明显变化,可借助AFM清晰观察,并定量分析。     

原子力显微镜下几种癌细胞形态特征的共性分析

目的运用原子力显微镜(AFM)观察活体不同类型肿瘤细胞膜表面超微结构,并分析它们的共同特点。方法选取正常肝细胞及肝癌细胞、宫颈鳞状细胞及鳞癌细胞、乳腺导管上皮细胞及乳腺癌细胞各60例,利用AFM扫描标本,将细胞膜表面扫描图像数据用分析软件进行分析。结果正常宫颈鳞状上皮从表层细胞到中层细胞、底层细胞再到HPV感染细胞、CIN2-3级细胞及宫颈癌细胞的细胞膜表面平均粗糙度逐渐增大(P<0.05)。正常肝细胞组、乙型肝炎后肝硬化细胞组、肝细胞性肝癌细胞组细胞膜表面平均粗糙度数值逐渐增大(P<0.05)。正常乳腺组、乳腺增生症组、乳腺癌组细胞膜表面平均粗糙度也具有逐渐增大的趋势(P<0.05)。结论细胞种类不同,细胞膜表面结构不同。正常细胞膜与肿瘤细胞膜在形态结构上存在显著差别,特别是正常细胞膜与同种细胞来源的肿瘤细胞膜相比能明确判断出细胞是否恶变,这为临床病理诊断和鉴别诊断提供了可靠的依据。     

应用原子力显微镜观察家兔动脉粥样硬化形成中主动脉内皮细胞超微结构的变化

目的观察实验性家兔动脉粥样硬化(AS)形成过程中主动脉内皮细胞超微结构的变化特点,并探讨利用原子力显微镜观察AS形成中表面形态变化的可行性。方法雄性新西兰纯种白兔56只,分为对照组(予普通饮食,再分为4个亚组,每亚组6只)和模型组(予高脂饮食,再分为4个亚组,每亚组8只),分别于实验的2周、4周、6周、8周末测定血浆总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白(LDL-C)、甘油三酯(TG)的浓度,然后处死各亚组家兔,并用原子力显微镜对主动脉中段标本进行扫描成像和分析。结果对照组血浆TC、TG、LDL-C实验前后无明显变化(P>0.05);而模型组血浆TC、TG、LDL-C在2、4、6、8周末均较实验前明显升高(P<0.05),且均高于对照组(P<0.05);原子力显微镜扫描可显示主动脉内皮细胞及其表面纳米级别的超微结构,对照组内皮细胞呈椭圆或长梭形,其排列与血管长轴平行,平均大小为11.96μm×3.72μm,高约3.34μm,细胞表面可见许多大小相似颗粒状物质,呈圆形或椭圆形,其直径70~90 nm,高度9~15 nm;细胞表面粗糙度为(87.24±4.46)nm。模型组内皮细胞及表面颗粒状结构的形态、大小、排列等随AS进展发生动态变化,模型组内皮细胞粗糙度明显高于同期对照组(P<0.05)。结论AS形成过程中主动脉内皮细胞超微结构发生了明显动态变化,原子力显微镜可以为AS形成提供形态学的可靠依据。     

重铬酸钾和谷胱甘肽作用致小牛胸腺DNA损伤的原子力显微镜研究

目的 研究重铬酸钾和谷胱甘肽对小牛胸腺DNA的损伤。方法 利用原子力显微镜、紫外光谱两种分析方法观察DNA的超微结构变化和吸收光谱的改变。结果 单一重铬酸钾不能诱导DNA断裂,但将重铬酸钾和谷胱甘肽按一定比例和浓度混合同时作用于DNA时,则可以诱导小牛胸腺DNA断裂。紫外-可见吸收光谱分析也得到同样的结果,当重铬酸钾和谷胱甘肽共同作用DNA时,其最大吸收峰呈增色效应。结论 从形态学和光谱学角度佐证了谷胱甘肽在引发铬（Ⅵ）化合物发生还原反应产生多种中间产物并导致人体细胞癌变中有重要作用。     

caveolin-1对大鼠骨髓间充质干细胞神经分化影响的原子力显微镜观察

目的 应用原子力显微镜观察大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)分化为神经细胞的过程中细胞膜超微结构的变化,并探讨caveolin-1在其分化中的作用.方法 常规方法培养大鼠MSCs,采用RNA干扰技术,把Rn-siRNA-caveolin-1转染进第10代大鼠MSCs.采用RT-PCR法,分别检测转染组和未转染组大鼠MSCs caveolin-1的表达量,进行统计分析.盐酸法舒地尔诱导转染组和未转染组大鼠MSCs为神经元样细胞,并用免疫细胞化学法检测神经元特异性蛋白NSE、NF-M和GFAP的表达变化.用原子力显微镜分别在非接触模式和接触模式下观察MSCs成像及其细胞膜超微结构的变化.结果 ①未转染组MSCs表达caveolin-1,转染组MSCs表达caveolin-l-siRNA显著降低.②诱导前大鼠MSCs不表达神经元特异性蛋白NSE和NF-M.诱导后各组均表达NSE和NF-M.其中,转染组的NSE和NF-M的表达率显著高于未转染组.各组GFAP的表达率均小于5％.③原子力显微镜下观察,未转染组大鼠的MSCs以长梭形为主,细胞突起较多,且多集中于胞体一侧;转染组大鼠MSCs的细胞突起对称分布于胞体两侧.两个组均可见到大小不等的凹陷,环绕在细胞核周边,转染组的凹陷数量明显多于未转染组.结论 原子力显微镜下从细胞膜的水平观察,caveolin-1在大鼠骨髓间质干细胞诱导分化为神经元样细胞的过程中可能起到一定的作用.     

体外诱导Balb/C小鼠ES细胞定向分化为胰岛样细胞团的形态观察

目的 体外诱导Balb/C小鼠胚胎干细胞定向分化为胰岛样细胞团,观察细胞表面形态学的变化。方法 选用Balb/C小鼠ES细胞,经过拟胚体(EB)发育分化4d后开始定向诱导培养,不同时间段分别向细胞培养基中添加碱性成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子-1和尼克酰胺和N等细胞生长因子,使ES细胞定向分化为胰岛样细胞团。免疫细胞化学检测表达胰岛素和胰高血糖素的阳性细胞。原子力显微镜(AFM)原位扫描阳性细胞团。结果 EB细胞生长为大小不一、境界清楚的细胞团,细胞团内细胞排列紧密。胰岛B细胞数量多,主要分布在细胞团的中央,边缘少,染色较淡。而表达胰高血糖素的A细胞主要分布在细胞团的边缘,数量相对较少。AFM扫描可见表达胰岛素的阳性细胞团,其表面有很多类似神经纤维的纤维束,连接成网络状。在细胞质中,还有很多类圆形的颗粒物质,其大小几乎一致,粒径都处于0.5~1.0 μm间。结论 诱导分化得到的细胞团不仅有形态和功能上的成熟,而且还具备良好的组织结构,为细胞的移植疗法提供了可靠的凭据。     

原子力显微镜在生命科学研究中的应用

原子力显微镜(AFM)是目前最新的生物成像操纵技术之一,制样简单,可以在多种环境条件下原子分辨率三维成像以及进行生物分子之间力的测定及操纵调控。目前国际上AFM主要应用于组织、细胞微生物、生物大分子纳米水平形态结构功能研究及生物单分子相互作用、生物过程操纵调控等研究领域。虽然存在着针尖碳纳米管衍化、柔软生物样品硬化、结果解释待改进等局限性,但AFM必将成为生命科学研究的重要手段。     

原子力显微镜对雌激素受体表达的乳腺癌细胞形态特征的观察

目的  原子力显微镜（AFM）观察雌激素受体（ER）表达的乳腺癌细胞膜的表面形态变化,为亚细胞水平下探索肿瘤发生机制、发展过程和细胞水平诊断和早期诊断提供新方法,并为探索肿瘤的治疗新途径提供依据。方法  利用原子力显微镜分别观察雌激素受体抗体阳性表达和阴性表达的乳腺癌细胞膜表面形态特征并对特征参数平均粗糙度、平均峰高度、平均凹陷深度和表面积差值进行定量测量,采用统计学方法进行差异性分析。结果  雌激素受体抗体阳性表达组的乳腺癌细胞形态和阴性表达组相比具有明显的不同,阳性表达组乳腺癌细胞膜表面凸凹不平,可见“细密尖锐”的“麦芒样”隆起,而阴性表达组的乳腺癌细胞膜呈“粗大饱满”的“沟渠样”隆起。两组细胞在平均粗糙度、平均峰高度、平均凹陷深度和表面积差值方面有明显差异（P <0.05）。结论  细胞膜表面结构因细胞的功能状态的不同而不相同。相同肿瘤细胞在不同功能状态下,其细胞膜在形态结构上存在很大的差异,这为探讨肿瘤的发生机制、发展过程和早期诊断及细胞诊断提供依据。