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AFM生物分子间力谱曲线的观测的应用

2023.2.07

对生物分子表面的各种相互作用力进行测量,是AFM的一个十分重要的功能。这对于了解生物分子的结构和物理特性是非常有意义的。因为这种作用力决定两种分子的相互吸引或者排斥,接近或者离开,化学键的形成或者断裂,生物分子立体构像的维持或者改变等等。在分子间作用力的支配下,还同时支配着生物体内的各种生理现象、生化现象、药物药理现象,以及离子通道的开放或关闭,受体与配体的结合或去结合,酶功能的激活或抑制等等。因此,生物分子间作用力的研究,在某种意义上说,就是对生命体功能活动中最根本原理的研究。这也为人们理解生命原理,提供了一个新的研究手段和工具。

将两种分子分别固定于AFM的基底和探针尖端上。然后使带有一种分子的探针尖端在垂直方向上不断地接近和离开基底上的另一种分子。这时,两种分子间的相互作用力,就是二者间的相对距离的函数。这种力与距离间的函数关系曲线,称之为力谱曲线。

利用AFM获得的力谱曲线在生物医学中的应用:在探测一个细胞之后,根据所遇到的阻力,AFM就会赋予一个表明细胞柔软度的数值。研究人员发现,尽管正常细胞的硬度各有不同,但癌细胞比正常细胞要柔软得多,所研究的胰腺、肺部和乳腺细胞均是如此。一些肿瘤的细胞可能比另外一些更为坚硬,那就意味着这些肿瘤恶化转移的可能性较小,对病人的威胁也较小。利用AFM还可以研究不同药物对癌细胞的影响。针对细胞用药后,AFM可以观察在药物的作用下细胞的变化情况。这样可以开发出比当前所用的药物毒性更小、但同样能够阻止正常细胞发生癌变的药物,以免因癌症扩散而危及生命。


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