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基于原子力显微术的光动力杀菌机理和干细胞表面单分子识别的研究

作　者: 金花
导　师: 蔡继业
学　校: 暨南大学
专　业: 无机化学
关键词: 原子力显微镜血卟啉单甲醚金黄色葡萄球菌大肠杆菌间充质干细胞 CD44分子倒置荧光显微镜激光共聚焦显微镜单分子识别
分类号: Q813
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文第一部分基于原子力显微术,结合平板菌落计数法,系统探究了血卟啉单甲醚(HMME)对革兰氏阳性菌一金黄色葡萄球菌(S.aureus)和革兰氏阴性菌—大肠杆菌(E.coli)形态结构的影响及其抗菌作用机理。并在此基础上对卟啉类光敏剂的光动力杀菌机理进行了验证和补充,即HMME对细菌的杀伤作用与HMME的浓度有关,也与细菌的种类有关。同浓度下,光照条件下比无光照时对S.aureus的杀灭效果显著。同等条件下,无论光照还是无光照,HMME对E.coli都没有明显的杀伤作用。HMME在光照作用下对S.aureus表面结构的破坏较E.coli严重,AFM图像显示无论是G~+还是G~-在HMME的光动力作用下,都是细菌细胞表面受到严重损伤,未发现内容物泄漏,说明膜损伤是PDT致细菌死亡的一个主要机制。AFM从形貌学上证明了HMME的APDT机理是选择性的攻击细菌细胞的膜性结构。本文的第二部分是关于AFM对小鼠间充质干细胞表面CD44抗原分子的单分子识别。用AFM力谱测量软件,探测细胞与裸针尖之间的非特异性粘附力,同时还通过杨氏模量计算方法,获得细胞表面的粘弹性等参数;发展了原子力“针尖化学”技术,在原子力针尖上修饰CD44单克隆抗体,特异性识别细胞表面CD44抗原分子,实现了定量测量干细胞表面CD44抗原和抗体分子之间的作用力。探讨和研究了原子力显微镜对细胞表面大分子识别的可行性和意义。用原子力显微镜研究生物大分子在细胞膜上的分布、定位及运动,将在分子识别、信号转导以及细胞活化等领域大显身手。本文第三部分采用原子力显微镜(AFM)对10例2型糖尿病患者和8例健康志愿者的红细胞膜的机械性质和形貌进行了纳米力学测量。方法:将AFM悬臂定位在细胞顶端,在细胞上500nm~2的范围内随机选取100个以上的点,扫描范围设置为0nm,采用AFM接触成像模式中的力调节模式测得,记录的力曲线用EXCEL2003统计比较。结论:2型糖尿病患者的红细胞比健康人的硬度和粘附力都明显增大,细胞的高度(Mh)、细胞最高点与最低点的差值(Rp-v)显著降低,而直径增大。AFM为我们从纳米力学方面表征红细胞的病理特征提供了有力工具。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-9
第一章原子力显微镜  9-18
  第一节原子力显微镜的诞生与发展  9-11
  第二节原子力显微镜的构造与原理  11-17
    2.1 原子力显微镜的工作原理  11-12
    2.2 原子力显微镜的工作模式  12-15
    2.3 AFM成像环境、基底选择及样品准备  15
    2.4 生物学研究中AFM样品的制备  15-16
      2.4.1 AFM对单个细胞表面的形貌性质的探测  15
      2.4.2 原子力显微镜对生物大分子的结构及其它性质的观测研究  15-16
    2.5 原子力显微镜的优势  16-17
  参考文献  17-18
第二章基于原子力显微术的光动力杀菌机理的研究  18-38
  第一节背景介绍  18-23
  第二节材料和方法  23-24
    2.1 材料  23
      2.1.1 菌种  23
      2.1.2 主要试剂和仪器  23
    2.2 不同浓度的HMME与S.aureus和E.coli的作用  23
    2.3 平板菌落计数  23
    2.4 AFM成像  23-24
  第三节结果与分析  24-34
    3.1 与HMME光动力作用前后S.aureus的AFM成像结果  24-26
    3.2 与HMME光动力作用前后E.coli的AFM成像结果  26-28
    3.3 S.aureus分别与HMME与抗生素作用后的结果比较  28-33
      3.3.1 材料与仪器  29
      3.3.2 实验方法  29-33
    3.4 讨论  33-34
  第四节本章小结  34-35
  参考文献  35-38
第三章间充质干细胞表面CD44单分子识别的研究  38-52
  第一节背景介绍  38-41
  第二节材料与方法  41-43
    2.1 材料和方法  41-43
      2.1.1 材料与试剂  41-42
      2.1.2 骨髓单个细胞的制备  42
      2.1.3 大鼠骨髓间充质干细胞的培养  42
      2.1.4 AFM对大鼠间充质干细胞形貌的观测  42
      2.1.5 CD44抗体分子对干细胞表面CD44抗原分子的识别及力谱线测量  42-43
  第三节结果与讨论  43-48
    3.2 间充质干细胞的AFM观察  43-45
    3.3 单分子力学谱线的测量  45-48
  第四节本章小结  48-49
  参考文献  49-52
第四章 2型糖尿病患者红细胞表面机械性质的AFM测量  52-66
  第一节背景介绍  52-53
  第二节材料与方法  53-54
    2.1 材料与方法  53-54
      2.1.1 研究对象  53
      2.1.2 细胞分离及AFM样品制备  53
      2.1.3 AFM成像及机械性质的测定  53-54
  第三节结果与分析  54-63
    3.1 研究对象的临床病理生理指标  54
    3.2 AFM图像与分析  54-59
    3.3 各组红细胞机械性质的测量比  59-63
  第四节本章小结  63-64
  参考文献  64-66
附录  66-67
致谢  67

基于原子力显微术的光动力杀菌机理和干细胞表面单分子识别的研究

内容摘要

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