基于原子力纳米成像的神经细胞电特性研究

论文摘要

纳米科学技术、信息科学技术和生命科学技术作为本世纪最具发展前途的三个领域,相互之间联系颇为紧密,互相交叉,相辅相成。例如原子力显微镜（AFM）,作为一种在纳米科学领域的基础研究工具,同样在生命科学中备受欢迎。作为用纳米技术去探索生命大分子或者细胞秘密的代表工具之一,能够实现对细胞的形貌表征、细胞多种特性研究和对细胞、DNA和分子的操纵。众多神经系统疾病对人类构成了严重威胁,对神经细胞的物理或生物特性研究与众多神经系统疾病的了解和治疗具有重大研究意义。原子力显微镜的高精度、高便捷等特性在这方面的研究具有极大的优势和作用。本文基于对原子力显微镜的详细介绍和研究,提出了导电原子力压痕研究方法。该技术的目的在于对活体神经细胞等具有电学兴奋性的细胞进行原子力压痕实验的同时,通过压痕实验时探针和细胞的力学曲线判断两者接触情况,在纳米级探针尖刺入细胞膜的同时采集细胞膜电位的变化。该技术基于探针-细胞力学模型和探针-细胞的等效电路模型两者的理论提出的,由此自主设计了液相下细胞电学信号采集模块,弥补了原子力显微镜对于活体细胞电学特性研究这一空白。基于以上研究与系统设计,完成了对神经细胞膜的自我修复行为与修复时间关系的初步研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 课题来源及研究内容
• 第2章 原子力显微镜
•   2.1 原子力显微镜工作原理及结构
•   2.2 原子力显微镜工作模式
•   2.3 原子力显微镜测力原理
•   2.4 本章小结
• 第3章 导电原子力纳米成像操纵系统设计
•   3.1 系统硬件设计
•   3.2 系统软件
•   3.3 本章小结
• 第4章 基于神经细胞与探针力反馈下电特性研究
•   4.1 基于探针与样品的力学模型
•   4.2 神经细胞的电学特性
•   4.3 神经细胞电学模型
•   4.4 基于导电原子力压痕测量神经细胞跨膜电位
•   4.5 本章小结
• 第5章 神经细胞膜自我修复行为研究
•   5.1 神经细胞的液相成像
•   5.2 神经细胞膜自我修复
•   5.3 实验结果与分析
•   5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 参考文献
• 附录 A 攻读硕士学位期间获得成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘财君

导师: 翁占坤,王作斌

关键词: 纳米操纵,导电原子力压痕,神经细胞,扫描成像,电学特性

来源: 长春理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,医药卫生科技

专业: 生物学,材料科学,基础医学

单位: 长春理工大学

基金: 欧盟第七研究框架计划 EU FP7(Bio RA No.612641),欧盟地平线计划 EU H2020- 中国国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项( MNR4SCell Nos.2017YFE0112100 and 734174)

分类号: TB383.1;R329.2

总页数: 52

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