細(xì)胞膜在細(xì)胞的生理功能中起著至關(guān)重要的作用,它是把細(xì)胞內(nèi)部與其周圍環(huán)境分開的選擇性屏障。細(xì)胞的許多的生命活動(dòng)都發(fā)生在細(xì)胞膜界面處,例如細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)和能量交換、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、病毒感染和藥物作用靶點(diǎn)等。

其中病毒感染由病毒結(jié)合到細(xì)胞膜表面跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞后,才能進(jìn)一步完成后續(xù)的感染過程;藥物作用靶點(diǎn)也多位于細(xì)胞膜界面上,具有高度特異性的單克隆抗體藥物的抗原表位全部位于細(xì)胞膜表面。了解這些發(fā)生在細(xì)胞膜界面上生命過程的生物力學(xué),對(duì)闡明細(xì)胞膜的基本功能至關(guān)重要。

本文綜合應(yīng)用力示蹤、納米壓痕和單分子力譜三種基于原子力顯微鏡(AFM)的力學(xué)測(cè)量技術(shù),在生理?xiàng)l件下測(cè)定了埃博拉病毒和單克隆抗體藥物西妥昔在生物膜界面處發(fā)生的細(xì)胞膜相關(guān)生物力學(xué)性質(zhì)。主要內(nèi)容如下:1.利用基于AFM的力示蹤技術(shù)解析單個(gè)埃博拉病毒的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)力學(xué),同時(shí)定量測(cè)定了單個(gè)埃博拉病毒跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的力和時(shí)間。

我們的結(jié)果顯示埃博拉病毒在跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過程中出現(xiàn)兩種不同的內(nèi)吞方式,因?yàn)榘２├《臼且粋€(gè)線狀病毒,這兩種內(nèi)吞方式與病毒接觸細(xì)胞膜的角度和在針尖的連接方式相關(guān)。第一種情況病毒跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)所需的時(shí)間21~189 pN,平均內(nèi)吞力41.8±1.05 pN,相應(yīng)的內(nèi)吞時(shí)間分布在0.17~2.07 s范圍內(nèi),平均為0.27±0.02 s。

第二種情況下病毒的平均內(nèi)吞力為56.2±1.10 pN,平均內(nèi)吞時(shí)間為0.39±0.03 s。2.基于AFM的納米壓痕技術(shù)測(cè)定抗癌藥物作用前后單細(xì)胞機(jī)械性質(zhì)的變化。  大量的研究表明癌細(xì)胞與正常細(xì)胞在機(jī)械性質(zhì)上有較大差異。利用基于原子力顯微鏡的納米壓痕我們測(cè)定了抗癌藥物西妥昔作用前后單個(gè)癌細(xì)胞機(jī)械性能的變化。  結(jié)果顯示藥物作用后癌細(xì)胞的楊氏模量為6.22±2.0 kPa,而藥物作用前的對(duì)照組為3.42±1.4 kPa。說(shuō)明藥物作用后單細(xì)胞的硬度增加,遷移能力減弱,即藥物達(dá)到一定的療效。  3.單克隆抗體抗癌藥物西妥昔與細(xì)胞膜表面受體之間相互作用的單分子力測(cè)量。表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)是西妥昔在細(xì)胞膜表面的作用靶點(diǎn)。  西妥昔與EGFR的結(jié)合力大小與表皮生長(zhǎng)因子(EGF)與EGFR間的結(jié)合力相當(dāng),而結(jié)合概率大于EGF與EGFR之間的結(jié)合概率。說(shuō)明在細(xì)胞膜界面的單分子水平上西妥昔具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合能力。

蘇州飛時(shí)曼精密儀器有限公司成立于2013年，在2015年，公司獲得江蘇省高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)證，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)30多項(xiàng)，研發(fā)的多款產(chǎn)品被評(píng)為高新技術(shù)產(chǎn)品，并通過CE、ISO9001、SGS認(rèn)證。公司的核心研究方向?yàn)楣狻C(jī)、電、算一體化的微納米檢測(cè)設(shè)備、先進(jìn)的醫(yī)療儀器。飛時(shí)曼作為國(guó)內(nèi)自主品牌、蘇州飛時(shí)曼精密儀器有限公司，其主要產(chǎn)品有：原子力顯微鏡系列（多模式原子力顯微鏡 FM-Nanoview1000AFM、一體式原子力顯微鏡 FM-Nanoview6800AFM、拉曼原子力顯微鏡一體機(jī) FM-NanoviewRa-AFM、光學(xué)原子力顯微鏡一體機(jī) FM-NanoviewOp-AFM、教學(xué)型原子力顯微鏡 FM-Nanoview T-AFM、教學(xué)型掃描隧道顯微鏡 FM-NanoviewT-STM、工業(yè)型原子力顯微鏡 FM-NanoviewLS-AFM、拉曼光譜儀RM5000、拉曼光譜儀RM8000、拉曼光譜儀RM9000）。公司自主研發(fā)的原子力顯微鏡基本都具備輕敲模式，且作為國(guó)內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)的原子力顯微鏡廠家，只是選配與訂做。