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原子力显微镜是细胞生物学研究的重要工具。它可以提供活的、不固定的细胞的三维地形数据。然而,AFM在细胞生物学中的最大优势是它能够在接近生理条件下(即培养基和37°C)提供准确和定量的力学测量。细胞或基底的弹性和粘弹性响应可以分别使用力图和基于afm的微流变技术进行常规测量。测量的细胞模量可以是未改变的细胞的模量,处于不同发育、分化或疾病状态的细胞的模量,或对刺激(如药物或机械应激)作出反应的细胞模量。由于细胞外基质(ECM)在细胞分化、命运、信号、基因转录、癌症、心血管疾病和细胞凋亡等过程中发挥的作用,测量底物和细胞微环境的模量也很重要。
当与倒置光学显微镜(即荧光、共聚焦、TIRF等)集成时,来自两种成像方式的数据可以结合起来,将荧光标记结构与AFM地形相关联。光学器件可用于引导AFM尖端探测细胞的特定区域,这对于难以成像的细胞类型至关重要。最后,AFM还可以用于向细胞提供机械刺激,相关的响应(例如离子处理,膜电位变化等)可以被光学记录,以了解活细胞和组织中的机械传导。
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