對細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)及細胞生物過程的觀察

AFM已廣泛用于觀察各種細胞的表面結(jié)構(gòu)，如對紅細胞、血管內(nèi)皮細胞、巨噬細胞、腎上皮細胞、精細胞、神經(jīng)母細胞、內(nèi)皮細胞、淋巴母細胞等細胞的觀察等。利用AFM對一定數(shù)量血紅細胞的表面形態(tài)及三維結(jié)構(gòu)進行了觀測，通過圖像可對紅細胞的厚度、寬度、表面積、體積等進行測算。Giraole等則觀察了在藥物、低濃度離子等作用下的紅細胞與正常紅細胞的差別.張汝芝等用AFM觀察了人表皮黑素細胞、毛囊無色素黑素細胞和S91鼠黑素瘤細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu),從AFM圖像分析得知!正常人表皮黑素細胞有3級分支，在主干及分支的頂端和側(cè)緣可見膨出的球形結(jié)構(gòu)：鼠黑素瘤細胞僅有很短的2級分支，在2級樹突近端可見黑素小體；毛囊無色素黑素細胞只有1級樹突，且僅在樹突近端有少數(shù)黑素小體。

對細胞形態(tài)變化的觀察AFM獨特的成像原理和特性，使其能夠?qū)罴毎谏?、病理條件下形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化進行動態(tài)觀察。觀察時可向AFM液體池中注入不同的溶液，用以改變活細胞的液體環(huán)境(如PH值、離子濃度等)，從而引起細胞形態(tài)和結(jié)構(gòu)的改變，在這一過程中，AFM可以對細胞的變化進行實時地動態(tài)觀測。如!感染病毒后細胞表面形態(tài)的改變5007，成骨細胞在加入底物(鈷鉻、鈦、鈦釩等)后細胞形態(tài)和細胞彈性的變化，三磷酸鳥苷對胰腺外分泌細胞囊泡高度的影響等。:CMBQN等50#7用AFM觀察了在表皮生長因子刺激下，腺癌細胞板狀偽足增長的過程;Braet等用AFM觀察了肝自然殺傷細胞和結(jié)腸癌細胞共培養(yǎng)時的細胞毒性效應(yīng)。傳統(tǒng)的細胞毒性試驗方法在效應(yīng)細胞和靶細胞接觸后1.5-3h方可檢測到細胞毒性效應(yīng)，而用AFM在2種細胞接觸后10min即可檢測到。在畜牧業(yè)上，可借鑒其他學(xué)科在研究細胞生物學(xué)方面的經(jīng)驗，通過AFM檢測某些物質(zhì)對紅細胞、淋巴細胞、脾細胞及肝細胞等細胞形態(tài)變化的影響，用于衡量動物體的健康狀況或評價飼料中某些物質(zhì)的性能。

對細胞間相互作用的觀察AFM可對掃描各點的作用力進行測定，依此原理可以測定/種細胞之間的相互作用力。將一種細胞連接在AFM掃描探針的尖端，使針尖功能化，對另一種單層排列的細胞進行掃描就可以進行細胞間相互作用的研究。如：在胚胎移植過程中，胚囊與母體組織的最初接觸是通過胚囊滋養(yǎng)層細胞與子宮內(nèi)皮細胞的黏附作用實現(xiàn)的，這種黏附作用對于胚胎移植非常關(guān)鍵。Thie等采用前述方法，用AFM研究了人子宮內(nèi)皮細胞系和人滋養(yǎng)型細胞之間的黏附作用。將JAR功能性地結(jié)合在AFM掃描探針的尖端，然后與單層的子宮內(nèi)皮細胞作用不同的時間段(1,10,20和40min)，AFM漸進力曲線表明：HEC-1-A和RL95-2與JAR之間均存在排斥性相互作用，但RL95-2的排斥作用力較HEC-1-A小，這是由于RL95-2的表面光滑、糖萼薄，而HEC-1-A的表面粗糙、糖萼厚。在克服了排斥性相互作用后，接觸時間為20和40min時，RL95-2表現(xiàn)出與JAR的特異性結(jié)合。這項研究第一次界定了滋養(yǎng)細胞和子宮內(nèi)皮細胞間的相互作用。AFM的這一作用，對研究多細胞生物體中細胞與細胞間的相互作用具有重要啟示，如可研究動物胚胎移植中細胞的免疫排斥反應(yīng)，病變細胞與健康細胞間的相互作用等。