原子力显微镜在观察肿瘤细胞方面的应用与前景论文

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1、原子力显微镜在观察肿瘤细胞方面的应用与前景论文【摘要】原子力显微镜（AFM）是一种具有纳米级或亚纳米级分辨率，能对细胞的超微结构和机械性能进行精确成像的分析仪器。由于疾病的发生常导致细胞形态和其力学性能的改变，因此原子力显微镜近年来被广泛应用于临床医学领域，特别是观察肿瘤细胞的机械性能与超微结构方面，显示出其良好的应用前景。【关键词】原子力显微镜；细胞膜结构；肿瘤细胞医学的每一次进步都是与人类的健康和疾病密不可分的，1981年G.binnig和Rohrer等利用隧道原理研制出了第一台扫描隧道显微镜，1986年G.binnig1通过改进STM（原子力显微镜）研

2、制出第一台原子力显微镜,这样人们就可以更加深入的从微观世界来探究细胞结构，使AFM越来越多的应用于医学领域。1原子力显微镜的介绍1.1原子力显微镜的工作原理2原子力显微镜利用一个对微小作用力极为敏感探针的探测针尖与标本间的相互作用力来实现成像的。由于探针针尖原子与标本表面原子间存在极为微弱的排斥力.freel，纵向分辨率也可达0.01nm，均超过其他电镜的分辨能力，能从原子量级来观察细胞膜的变化；此外，其成像时间短，可以捕捉到一些快速反应过程，可得到及时准确的三维相貌图。因此，原子力显微镜为我们在纳米级超微结构上观察细胞膜提供了广阔的空间。2肿瘤细胞中的应用

3、与研究细胞是生物体形态结构和生命活动的基本单元，目前人们对于肿瘤细胞的研究还不够深刻，利用原子力显微镜来观察肿瘤细胞，利用所测得的三维相貌图将肿瘤细胞和正常细胞进行比较，可以比较直观的观察它们之间存在的细胞膜的异同，为进一步研究肿瘤的病因及发生机制、诊断等提供了一个新的途径。目前利用原子力显微镜研究肿瘤细胞有望在两个方面有所突破：①肿瘤的早期诊断，通过对细胞间的变化与差异的观察，以及肿瘤细胞与其它不同种类细胞间的关联，实现了在细胞水平上对肿瘤的早发现，早治疗3。②肿瘤的临床治疗，研究肿瘤细胞的结构和功能，探索肿瘤细胞的扩散、细胞间的相互作用以及药物对肿瘤细胞

4、的作用机理等，寻找阻断和杀死肿瘤细胞的方法，使肿瘤不再成为不治之症。2.1在肿瘤的早期诊断中的应用早期，Annalisa等4较早地利用原子力显微镜比较了人正常神经细胞和神经肿瘤细胞表面的形态结构，原子力显微镜的观察图像是光学显微镜所不能及的，特别是神经元的突起，同时也比较了两种细胞在培养中受视黄酸作用细胞隔膜产生结构的变化。马枫茹等5将原子力图像应用于人体黑素瘤，进行细胞膜表面超微结构的观察，对于相关肿瘤细胞的特性有了更直观的了解，为人类黑素瘤的早期和快速诊断提供实验依据。近年来，Ruchika6等利用原子力显微镜和扫描电子显微镜结合RT-PCR和CF-7）

5、细胞株和鼠黑色素瘤（B16F1）细胞株。发现正常细胞表面光滑可能因为细胞膜表面SMAR1表达下降，而肿瘤细胞表面粗糙则是因为SMAR1表达增加。Cross等7利用原子力显微镜观察了从可疑肺癌、乳腺癌和胰腺癌患者胸腔获得的活的转移性癌细胞的刚度，发现癌细胞的刚度变化是他们研究的新特点，这影响它们的传播方式，并应用力学数据分析正常细胞和癌变细胞的机械性能。这些结果表明，纳米力学分析与免疫组化检测的相关性很好，可用于肿瘤的早期诊断。卢育洪等8采用Ficoll密度梯度离心法得到人外周血单个核细胞，并结合磁珠分选的方法进一步纯化得到正常B淋巴细胞，探索了正常和肿瘤B淋

6、巴细胞之间的差异。通过应用具有高分辨率的原子力显微镜对正常人和慢性淋巴白血病人外周血B淋巴细胞进行成像，并对这两种B淋巴细胞的高度、直径、体积及膜表面的颗粒平均高度、平均粗糙度和颗粒分布进行测量，对比观察两组细胞膜表面宏观和纳米结构的变化，实验证明应用AFM可在形态学和机械性质上明显区别正常和慢性淋巴白血病B淋巴细胞，为临床诊断慢性淋巴白血病提供新的技术手段。2.2在肿瘤的临床治疗中的应用Braet等9较早利用原子力显微镜观察到肝脏的NK细胞（自然杀伤细胞）和CC531s大肠癌细胞在共同培养基相互作用以后，CC531s大肠癌细胞的数量明显减少，这就为临床治疗

7、提供了一个新的思路，可以尝试利用自然杀伤细胞来杀伤肿瘤细胞。近期，王可人10等应用原子力显微镜观察不同浓度吡柔比星对MCF27乳腺癌细胞膜的影响，结果显示吡柔比星对乳腺癌细胞膜结构的作用主要为造成膜结构出现大量不等较深的孔洞(直径100nm，深度20nm)，因此可能造成细胞内外环境失衡继而死亡，且孔洞大小及深度随药物浓度及作用时间增加而增加，这为利用蒽环类药物治疗乳腺癌提出了指导意义。Cecchi等11利用原子力显微镜在接触模式下，就人类SH-SY5Y神经母细胞瘤中ADDLs对膜脂质过量和胆固醇含量的依赖性进行了调查研究，对神经母细胞瘤的临床治疗提出了新的方

8、法。马丽娜等12利用CCK-8法检测华蟾素对乳腺癌M