基于功能性基底的bEnd.3细胞纳米成像及特性研究

发布时间：2021-10-27 02:02

　　人脑作为具有复杂结构与功能的信息转换与信号处理系统,其内部的组成成分及相互间的协调工作一旦失衡,引起的脑部疾病会对人类的健康造成严重影响。纳米技术作为一种前沿的多学科交叉技术,通过使用原子力显微镜（AFM）可实现在纳米尺度上对细胞和分子进行高通量实时检测,同时它可以结合纳米材料多样化的表面特性,研制不同种类的功能性纳米传感器,在信息技术、生物电子学、生物医学、环境保护等领域发挥了举足轻重的作用。因此,将纳米技术与信息技术相结合,在微观上研究脑部细胞内部的通讯机制及特性,不仅可以为神经系统疾病的治疗提供帮助,还可以为生物纳米传感器的开发提供有价值的参考。本文是在AFM检测技术与信息技术相结合的条件下完成的,在微观上研究细胞形貌及特性变化的同时又采用信息处理的方法对细胞的形态变化做了细致的分析、对电信号存有噪声的问题进行了优化。首先通过选取纳米材料制备功能性基底培养细胞,利用AFM纳米成像系统对培养在功能性基底上的细胞进行高分辨率成像,结合图像处理技术对细胞图像进行信息提取,根据获得的特征参数对比研究功能性基底对细胞形态的改变。其次根据AFM工作原理,研制导电模块并对功能性基底培养的细胞进... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

原子力显微镜工作原理图

第2章基于AFM纳米成像的细胞特性检测系统8之间的关系，使用基于模板匹配的图像拼接方法，可以将一系列扫描图像拼接起来，从而实现大面积扫描功能。图2.1原子力显微镜工作原理图2.1.2AFM成像系统组成AFM纳米成像系统可具体划分为力检测部分、位置检测部分和反馈系统，三者相互协调工作完成样品的扫描成像及分析，系统组成如图2.2所示。图2.2原子力纳米成像系统组成1）力检测部分在AFM工作过程中，力检测部分主要是以探针作为检测工具，探针由微悬臂和探针针尖两部分组成，二者之间存在微小的原子间作用力，该作用力通常由材质为氮化硅、长度为100-500μm的微悬臂的形变量去检测[33]。因探针针尖是与样品直接接触的部分，其微小悬臂梁的规格，比如它的形状、长度、宽度、弹性系数、曲率半径等参数都会影响扫描成像的质量，因此在实验前，需要根据扫描样品的硬度和材质选择适宜的探针型号。

第2章基于AFM纳米成像的细胞特性检测系统9在成像过程中，AFM图像的质量与探针针尖和待测物品间的作用力紧密关联，作用力的大小导致悬臂偏转量的不同，力与偏转距离遵从胡克定律，如图2.3所示[33]：F=-kVz(2-1)其中F是加载在微悬臂上的应变力，Vz为微小弹性形变量，K是悬臂梁的弹性常数，只要测量出样品与探针间距即悬臂梁的偏转量大小，就可计算出应变力F的大校图2.3基于胡克定律的悬臂梁形变2）位置检测部分在AFM成像系统中，微悬臂随着探针与样品表面高低起伏的变化进行适当调整，同时微悬臂也随着探针的波动在一定范围内发生偏折，位置检测部分就是将微悬臂偏折量的大小记录下来，最后以力曲线的波动范围来反映样品表面的形貌。目前在AFM领域，用来研究探针与悬臂梁间相互作用所产生的偏折量最常用的方法是光束偏转法，其原理易于理解，操作简单。光束偏转法通过光学杠杆原理,当激光照在微悬臂的尾端时，反射光的位置会因探针的起伏而发生变化，产生偏移量。偏移量的大小由内部的激光光斑位置检测器记录下来并转换为电压信号，传送给放大器，经过计算机采集和处理获取到样品信息，最后将探针扫描到的每个点的数据进行分析与处理呈现出样品图像[34-35],工作原理如图2.4所示。


本文编号：3460649