细胞刚度测试的技术与应用

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作者 薛转转 胡欢 Oleksiy Penkov 《物理学进展》 北大核心 2025年第2期55-70,共16页

细胞刚度的测量在生物学、医学和材料科学等多个领域具有重要意义。为理解细胞的生物力学性质及其功能,本文首先探讨了测量细胞刚度的重要应用领域,包括组织工程、软骨病诊断、癌症诊断以及药物的开发,其次详细介绍了五种主要的测量技术... 细胞刚度的测量在生物学、医学和材料科学等多个领域具有重要意义。为理解细胞的生物力学性质及其功能,本文首先探讨了测量细胞刚度的重要应用领域,包括组织工程、软骨病诊断、癌症诊断以及药物的开发,其次详细介绍了五种主要的测量技术:微柱阵列(MTFM)法、光镊(OT)法、磁镊(MT)法、原子力显微镜(AFM)测量法、生物膜力探针(BFP)测量法,并展望了这五种技术在现实应用中的潜力及挑战。AFM以其纳米级的空间分辨率和皮牛顿级别的力分辨率,已成为细胞力学测量领域中一个强大和独特的工具。因此,本综述重点介绍了AFM技术及其相关计算模型–微球–细胞接触的赫兹模型在此领域的应用及其重要性,并进一步详细阐述了各类现有AFM仪器的种类与特点,以及它们在细胞力学测量中的应用性能。 展开更多

关键词 细胞刚度测量 疾病诊断 微柱阵列法 光镊法 磁镊法 原子力显微镜测量法 生物膜力探针测量法

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纳米纤维素/磁性纳米球的原位合成及表征 被引量：9

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作者 刘志明 谢成 +2 位作者 王海英 吴鹏 孟围 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1627-1631,共5页

利用实验室自制芦苇浆纳米纤维素原位合成纳米纤维素/磁性纳米球。通过原子力显微镜、透射电子显微镜、环境扫描电子显微镜、固含量、孔隙率、傅里叶变换红外光谱以及X射线衍射测试分析,结果表明磁性粒子为纳米Fe3O4,纳米Fe3O4与纳米纤... 利用实验室自制芦苇浆纳米纤维素原位合成纳米纤维素/磁性纳米球。通过原子力显微镜、透射电子显微镜、环境扫描电子显微镜、固含量、孔隙率、傅里叶变换红外光谱以及X射线衍射测试分析,结果表明磁性粒子为纳米Fe3O4,纳米Fe3O4与纳米纤维素通过化学键合和物理吸附使得纳米Fe3O4充分分散在纳米纤维素中,形成纳米纤维素/磁性纳米球;纳米纤维素浓度为1.0%,搅拌速度为500r/min,总铁离子浓度为0.0065mol/L(磁性粒子理论质量相对于纳米纤维素质量分数为5%)最佳制备条件下,原位合成纳米纤维素/磁性纳米球,经真空冷冻干燥,所得纳米纤维素/磁性纳米球具有磁化强度73.39A.m2/kg(以每克灰分计)、矫顽力1599.96A/m的磁特性。 展开更多

关键词 原位合成 纳米纤维素(NCC) 磁性纳米球 原子力显微镜

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吉木萨尔芦草沟组页岩储层孔隙结构与流体可动性研究 被引量：10

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作者 沈瑞 覃建华 +6 位作者 熊伟 高阳 何吉祥 杨航 张晓祎 郭和坤 周洪涛 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3368-3386,共19页

利用原子力显微镜、小角中子散射、高压压汞和T_(1)−T_(2)二维核磁共振岩心分析等实验技术,对页岩油储层中不同岩性样品的孔隙结构、表面粗糙度、全尺度孔径分布和可动油饱和度进行定量研究。研究结果表明:粉砂岩的孔径分布曲线多为连... 利用原子力显微镜、小角中子散射、高压压汞和T_(1)−T_(2)二维核磁共振岩心分析等实验技术,对页岩油储层中不同岩性样品的孔隙结构、表面粗糙度、全尺度孔径分布和可动油饱和度进行定量研究。研究结果表明:粉砂岩的孔径分布曲线多为连续波浪型,孔隙以亚微米孔为主,大多数孔隙直径小于500 nm,宏孔孔容和平均孔径更大。粉砂岩含有狭缝状或楔形粒间孔隙,砂屑云岩中含有粒间孔和粒内溶孔。云质泥岩样品中存在干酪根和沥青核磁信号,并发育中小尺度的有机质孔隙,可动油平均饱和度为15.6%。粉砂岩可动油平均饱和度为53.8%。粉砂岩是优质储层发育的成岩相,也是水平井靶体目的层。 展开更多

关键词 页岩 原子力显微镜 小角中子散射 核磁共振 孔隙结构 可动油

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小麦贮藏蛋白分子结构及其研究技术进展 被引量：4

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作者 董艳敏 李小辉 晏月明 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1143-1149,共7页

小麦贮藏蛋白不仅是人类植物蛋白的重要来源,也是面粉加工品质的决定因素。尽管人们对面团中二硫键的形成模式有了初步的认识,但仍无法完整、准确、系统地阐述面团的产生机制。为了给相关研究提供参考,笔者介绍了蛋白质分子结构研究的... 小麦贮藏蛋白不仅是人类植物蛋白的重要来源,也是面粉加工品质的决定因素。尽管人们对面团中二硫键的形成模式有了初步的认识,但仍无法完整、准确、系统地阐述面团的产生机制。为了给相关研究提供参考,笔者介绍了蛋白质分子结构研究的主要技术,如圆二色光谱技术、傅立叶-红外光谱技术、扫描隧道显微镜检测技术、原子力显微镜、核磁共振波谱技术和差示扫描量热技术的原理及其特点,综述了近年来这些技术应用于小麦贮藏蛋白分子结构研究方面的进展,并讨论了存在问题及其发展前景。 展开更多

关键词 小麦 贮藏蛋白 核磁共振波谱 圆二色谱 扫描隧道显微镜 原子力显微镜技术

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AFM观察稳恒磁场对细胞表面精细结构的影响 被引量：4

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作者 齐浩 艾霞 +2 位作者 孙润广 刘颖 郭伟 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期150-156,共7页

利用原子力显微镜(AFM)观察稳恒磁场(SMF)处理后,悬浮生长细胞(K562人白血病细胞)、贴壁生长细胞(人结肠癌SW480细胞)、小鼠肝癌细胞Hepa1-6和原代小鼠肝细胞表面精细结构的变化,以了解SMF杀伤肿瘤细胞的可能机制。观察结果显示:随曝磁... 利用原子力显微镜(AFM)观察稳恒磁场(SMF)处理后,悬浮生长细胞(K562人白血病细胞)、贴壁生长细胞(人结肠癌SW480细胞)、小鼠肝癌细胞Hepa1-6和原代小鼠肝细胞表面精细结构的变化,以了解SMF杀伤肿瘤细胞的可能机制。观察结果显示:随曝磁时间延长,SMF可在肿瘤细胞表面造成不同程度损伤,主要表现为细胞膜上出现许多大小不一的凹陷,且凹陷数量和直径随着曝磁时间延长而增加。与MTT检测相比,AFM观察到的各类细胞表面损伤远早于细胞的生长抑制。实验观察显示,悬浮生长细胞比贴壁生长细胞对磁场处理更为敏感,小鼠肝癌细胞比肝细胞对磁处理更敏感。实验结果显示,AFM能够及早观察到细胞表面因SMF作用而产生的精细结构方面的变化。 展开更多

关键词 原子力显微镜(AFM) 细胞表面结构 肿瘤细胞 稳恒磁场(SMF)

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磁共振力显微镜 被引量：3

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作者 曹更玉 付号 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期81-90,共10页

磁共振力显微镜是磁共振成像技术与扫描探针显微术的成功结合,它同时具备了磁共振成像的三维探测能力与扫描探针显微术的纳米分辨能力。与传统的感应式磁共振信号探测方法相比,磁共振力显微镜的最大优势在于它采用的机械力学磁共振信号... 磁共振力显微镜是磁共振成像技术与扫描探针显微术的成功结合,它同时具备了磁共振成像的三维探测能力与扫描探针显微术的纳米分辨能力。与传统的感应式磁共振信号探测方法相比,磁共振力显微镜的最大优势在于它采用的机械力学磁共振信号探测方法具有极高的信噪比,可以满足单个核自旋探测的要求。自1991年华盛顿大学的Sidles教授首次提出磁共振力显微镜的概念以来,其空间分辨率逐年提高,正逐步向单个生物大分子三维结构测定的目标迈进。本文结合作者研制磁共振力显微镜的工作与当前国际研究进展,阐述了磁共振力显微镜的基本原理,着重从仪器角度介绍了各个重要组成部分,并系统地讨论了磁共振力显微镜信号探测的主要技术方法。 展开更多

关键词 磁共振力显微镜 磁共振成像 扫描力显微术 自旋

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扫描探针显微镜对硬盘磁畴形态和表面形貌的研究 被引量：4

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作者 王邵雷 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2015年第4期41-44,共4页

通过磁力显微镜(MFM),采用不同的提升高度(LSH)对垂直磁记录硬盘磁畴形态和表面形貌进行了实验;单独采用常规AFM对同一硬盘区域进行了形貌考察,用来和MFM得到的形貌进行比较。实验证明:MFM实验时设置的LSH必须小于等于给硬盘写入磁信息... 通过磁力显微镜(MFM),采用不同的提升高度(LSH)对垂直磁记录硬盘磁畴形态和表面形貌进行了实验;单独采用常规AFM对同一硬盘区域进行了形貌考察,用来和MFM得到的形貌进行比较。实验证明:MFM实验时设置的LSH必须小于等于给硬盘写入磁信息时磁头的飞行高度才能够清晰分辨磁畴的形态;另外,由于磁力的存在造成了在使用MFM同时测定硬盘的磁畴形态和表面形貌时,产生了严重失真的表面形貌假象,必须另外通过常规AFM检测才能准确确定硬盘的表面形貌和粗糙度数值;这种形貌假象也是磁信息的一种变相体现,可以通过硬盘类光滑样品的MFM失真形貌图来间接辅助确定其磁畴的形态分布。 展开更多

关键词 硬盘 磁畴 磁力显微镜 原子力显微镜 提升高度

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磁头润滑油饱和厚度研究 被引量：1

8

作者 肖祥慧 黎福海 +1 位作者 彭敏放 唐荣军 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期48-52,共5页

为了解决生产过程中需反复测量磁头润滑油饱和厚度的问题,结合原子力学显微镜(AFM),做反复动态测试,测试表明,在2.5 nm以内,磁头读写磁碟数据处,润滑油饱和厚度与该处距磁碟中心长度呈好的线性关系.2.5 nm以外到磁碟边缘,采用改进欧拉... 为了解决生产过程中需反复测量磁头润滑油饱和厚度的问题,结合原子力学显微镜(AFM),做反复动态测试,测试表明,在2.5 nm以内,磁头读写磁碟数据处,润滑油饱和厚度与该处距磁碟中心长度呈好的线性关系.2.5 nm以外到磁碟边缘,采用改进欧拉算法处理数据,发现润滑油饱和厚度的计算值和实际值的差值与该处距磁碟中心长度也呈线性关系.对实验结果误差进行了理论分析和实际验证,结果表明,由于空气流压力以及磁碟边缘磁隙引发的局部磁泄,磁头边缘润滑油饱和厚度很难预测. 展开更多

关键词 磁头 润滑油饱和厚度 原子力学显微镜 动态测试

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静磁场对人白血病细胞K562DNA的损伤模式研究 被引量：1

9

作者 张坤 陈文芳 +4 位作者 宋发奎 卜婷 刘亚妮 孙润广 齐浩 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2013年第12期155-161,共7页

【目的】研究静磁场处理对人白血病细胞DNA的损伤模式与损伤程度,为肿瘤细胞的物理治疗提供依据。【方法】以人白血病细胞K562为试材,对其进行8.8mT静磁场处理6,12,24,30,36h后,采用MTT检测细胞活力并对细胞进行计数,同时联合使用单细... 【目的】研究静磁场处理对人白血病细胞DNA的损伤模式与损伤程度,为肿瘤细胞的物理治疗提供依据。【方法】以人白血病细胞K562为试材,对其进行8.8mT静磁场处理6,12,24,30,36h后,采用MTT检测细胞活力并对细胞进行计数,同时联合使用单细胞凝胶电泳以及原子力显微镜观测方法,分析经过静磁场处理后K562细胞DNA的损伤模式。【结果】K562细胞在8.8mT静磁场中处理24h,细胞生长受到抑制,细胞彗星尾长与对照相比有显著差异(P<0.05);处理时间延长到30h,尾部DNA含量和尾长与对照相比均有极显著性差异(P<0.01),表明随着静磁场处理时间的增加,K562细胞DNA的损伤模式与损伤程度发生变化。原子力显微镜观察结果显示,静磁场处理12h,K562细胞DNA已经发生损伤,细胞DNA分子的平均高度增加,平均长度减小;静磁场处理24h,DNA链变短变粗,小片段DNA明显增多,部分DNA发生断裂;静磁场处理36h,细胞DNA形态发生显著变化,DNA大部分断裂成小片段,小片段DNA之间相互交联成板状聚集体。【结论】8.8mT静磁场对K562细胞有杀伤效应,并且这种杀伤作用具有随处理时间延长而累积的效应。随着静磁场处理时间的延长,细胞DNA经历了解链-断裂-交联和断裂并存的变化过程,DNA损伤程度亦逐步加剧。 展开更多

关键词 静磁场 原子力显微镜 单细胞凝胶电泳 K562细胞DNA

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不同润滑环境下石蜡浸润类石墨复合膜的摩擦特性 被引量：1

10

作者 宇文江涛 陈喜锋 +1 位作者 王伟 陈分宏 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2014年第24期110-113,117,共5页

采用非平衡闭合磁控溅射技术在渗碳淬火基体上制备了类石墨复合膜,对该膜的表面进行了石蜡浸润处理,用POD销-盘磨损仪研究了石蜡浸润类石墨复合膜在不同润滑条件下同质对磨的摩擦学特性。研究表明,石蜡浸润处理能有效改善不同环境和工... 采用非平衡闭合磁控溅射技术在渗碳淬火基体上制备了类石墨复合膜,对该膜的表面进行了石蜡浸润处理,用POD销-盘磨损仪研究了石蜡浸润类石墨复合膜在不同润滑条件下同质对磨的摩擦学特性。研究表明,石蜡浸润处理能有效改善不同环境和工况下类石墨复合的膜摩擦特性,特别适合高速油润滑环境。 展开更多

关键词 类石墨复合膜 非平衡闭合磁控溅射 石蜡浸润 渗碳淬火 摩擦学特性 原子力显微镜

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叠层钢板厚度的磁场扰动与磁力测量方法对比研究

11

作者 吴斌 唐瑞琦 +1 位作者 韩志远 刘秀成 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第4期14-18,23,共6页

在“65Mn-不锈钢-硅钢”构成的叠层钢板中,对比研究了磁场扰动(MFD)与磁力测量(MFM)两种方法对特征层厚度的检测能力。首先,有限元仿真扰动磁场强度与磁力对硅钢层厚占比的表征能力,分析了永磁体参数、信号提取位置等因素对传感器检测... 在“65Mn-不锈钢-硅钢”构成的叠层钢板中,对比研究了磁场扰动(MFD)与磁力测量(MFM)两种方法对特征层厚度的检测能力。首先,有限元仿真扰动磁场强度与磁力对硅钢层厚占比的表征能力,分析了永磁体参数、信号提取位置等因素对传感器检测灵敏度的影响,由此提出了差动式磁场扰动检测传感器以及优化了磁力测量传感器参数;其次,实验对比两种传感器对叠层钢板中硅钢层厚占比的检测灵敏度,以及灵敏度随叠层钢板表面65 Mn薄层厚度的变化规律。结果表明:在不锈钢-硅钢叠层钢板中,磁力测量传感器的灵敏度约为差动式磁场扰动传感器的3倍;当叠层钢板表面存在铁磁性65 Mn薄层时,两种传感器灵敏度均下降,但磁力测量传感器的检测能力优于差动式磁场扰动传感器。 展开更多

关键词 叠层钢板 层厚占比 磁场扰动 磁力测量 传感器

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Fe基合金带表面抛光工艺研究

12

作者 张建强 王志坚 王芳平 《贵州师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2015年第1期108-112,共5页

利用磁力显微镜（MFM）观测了经机械抛光、电解抛光、机械兼化学腐蚀抛光的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金带表面结构,研究了MEP法处理样品表面粗糙度和腐蚀时间之间关系,基于MFM对材料表面结构的要求,实验结果表明Fe基合金表面最佳抛光工艺... 利用磁力显微镜（MFM）观测了经机械抛光、电解抛光、机械兼化学腐蚀抛光的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金带表面结构,研究了MEP法处理样品表面粗糙度和腐蚀时间之间关系,基于MFM对材料表面结构的要求,实验结果表明Fe基合金表面最佳抛光工艺为：在30℃恒温下将MEP法处理样品投于浓度为36%~38%盐酸溶液中腐蚀15min。 展开更多

关键词 mfm 抛光 腐蚀 粗糙度

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高效木质纤维素分解菌Aspergillus fumigatus Z5原位分解小麦秸秆的研究 被引量：6

13

作者 王炫清 苗嘉曦 +3 位作者 陈兴 孔志坚 刘东阳 沈其荣 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期671-680,共10页

[目的]本研究旨在评价高效木质纤维素分解菌Aspergillus fumigatus Z5分解木质纤维素的能力,并以小麦秸秆为材料解析其分解过程。[方法]以小麦秸秆为唯一碳源,研究接种菌株Z5后小麦秸秆物理、化学特性及胞外水解酶活力,并结合扫描电镜... [目的]本研究旨在评价高效木质纤维素分解菌Aspergillus fumigatus Z5分解木质纤维素的能力,并以小麦秸秆为材料解析其分解过程。[方法]以小麦秸秆为唯一碳源,研究接种菌株Z5后小麦秸秆物理、化学特性及胞外水解酶活力,并结合扫描电镜、原子力显微镜、傅里叶红外光谱和二维核磁共振等方法,原位分析菌株Z5对小麦秸秆的分解过程。[结果]与对照相比,接种28 d后小麦秸秆的总碳相对含量减少了22.05%,总氮相对含量却增加了76.77%,而纤维素和半纤维素含量分别下降了36.97%和39.77%。电子扫描电镜和原子力显微镜观察结果表明,小麦秸秆表面在生物降解过程中发生了明显变化,28 d后表面出现孔洞,而且表面粗糙度由0.97%上升到43.83%。X-ray分析结果表明:随着降解时间的增加,小麦秸秆的结晶度由43.8%减小到28.3%,小麦秸秆中大部分的纤维素和半纤维素被菌株Z5分解。二维核磁共振分析结果表明:小麦秸秆中的多糖类、脂肪族类和芳香族类化合物都发生了分解,其中多糖类化合物最容易被降解,特别是β-D-木二糖和α-L-阿拉伯糖类化合物。[结论]菌株A.fumigatus Z5通过分泌多种胞外水解酶,从小麦秸秆的表面逐渐将纤维素、半纤维素等多糖类化合物分解,在农业废弃物处理及木质纤维类物质的资源化利用方面将具有较好的应用前景。 展开更多

关键词 小麦秸秆 木质纤维素 结晶度 原子力显微镜(AFM) 二维核磁共振(2D NMR)

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页岩储层压裂液渗吸期间微观孔隙原油动用特征 被引量：6

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作者 孙庆豪 王文东 +3 位作者 苏玉亮 徐纪龙 郭新成 李冠群 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3311-3322,共12页

为揭示页岩油储层压后闷井渗吸期间微观孔隙内原油的动用规律,并研究页岩组构相、渗吸方式等因素对渗吸效果的影响,针对沧东凹陷孔店组二段页岩油储层,利用纹层状组构相及块状组构相页岩,开展页岩压裂液自发渗吸及带压渗吸实验。首先,... 为揭示页岩油储层压后闷井渗吸期间微观孔隙内原油的动用规律,并研究页岩组构相、渗吸方式等因素对渗吸效果的影响,针对沧东凹陷孔店组二段页岩油储层,利用纹层状组构相及块状组构相页岩,开展页岩压裂液自发渗吸及带压渗吸实验。首先,利用扫描电镜(SEM)及低温氮气吸附(LTNA)分析页岩微观孔隙结构特征;其次,利用低温氮气吸附对孔隙直径(孔径)与横向弛豫时间(T_(2))之间的转换系数进行标定,并利用核磁共振技术(NMR)揭示页岩孔径分布特征;最后,开展基于核磁共振技术的压裂液渗吸实验,分析渗吸过程中核磁共振T_(2)谱变化特性,研究不同孔径微观孔隙内的原油动用特征,并定量评价微孔、介孔和大孔的原油采出程度及其贡献度。研究结果表明:页岩渗吸过程分为快速渗吸段、过渡段以及平稳段3个阶段;页岩油采出程度主要取决于介孔,介孔对总孔原油采出程度贡献度可达50%以上;块状组构相页岩微孔及介孔中原油动用难度较大;相比于自发渗吸,带压渗吸时,大孔原油采出程度大幅增加。 展开更多

关键词 页岩油 自发渗吸 带压渗吸 微观孔隙结构 组构相 核磁共振

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