第25卷第1期2006年2月
电 子 显 微 学 报
Journal of Chinese E lectron Microscopy Society
V ol 225,N o 112006202
文章编号:100026281(2006)0120076204
AFM 的DNA 样品制备技术研究
蔡明辉
1,2
,赵 葵
1,3
,展 永2,倪嵋楠1,隋 丽1,孔福全1,杨明建
1,2
(1中国原子能科学研究院,北京102413;2河北工业大学理学院,天津300130;3北京师范大学射线束技术与材料改性教育部重点实验室,北京100875)
摘 要:AF M 应用中最为关键的一步无疑是样品的制备。本文介绍DNA 样品制备的几种主要方法,通过实验发展了两种适合对DNA 及其碎片进行长度测量和做统计分析的制样方法,它们分别采用APS -云母和纯云母为衬底。这两种方法不仅丰富了DNA 样品制备方法,对推广AF M 在生物研究中的应用也具有重要意义。关键词:原子力显微镜;质粒DNA ;样品制备;APS 2云母;云母中图分类号:Q523;Q336;TH74219;T N16 文献标识码:A
收稿日期:2005208229;修订日期:2005210224
基金项目:国家自然科学基金资助项目(N o 110175095,N o 110435020,N o 110474018).
Found ation item :National Natural Science Fundation of China (N o 110175095,N o 110435020,N o 110474018). 作者简介:蔡明辉(1980-),男(汉族),河北省唐山市人,硕士.
1982年,宾尼(Binnig )等人发明了扫描隧道显微镜(SPM ),它是一种可以从原子水平到纳米尺寸观察物质结构的三维成像工具,是一种新型的显微技术。1986年宾尼(Binnig )、魁特(Quate )和盖博(G erber )合作推出了原子力显微镜(atomic force
microscopy ,AFM )[1]
。AFM 在观测生物样品方面有
着独特的优势,例如:可以在近似生理环境下直接观测生物样品;在扫描样品过程中将针尖对样品的作用力控制在10-9
N ～10
-12
N ,使针尖对样品的损伤降
低到非常低的水平;AFM 样品制备突破了导电性的限制,与电子显微镜相比制样过程相对简单。因此,AFM 在生物研究中迅速得到了广泛应用。Pang [2]
和Boichot [3]
分别用AFM 观察了DNA 的双链断裂;Jiao
等[4]
用AFM 观察了肿瘤抑制蛋白P53与DNA 的相互作用;基因治疗中K awaura 等[5]
用AFM 观察受体介导DNA ;G uruing 等[6]
用AFM 研究多糖形成的凝胶网状结构;隋丽等
[7]
用AFM 观测重离子致DNA 损伤的研究;吕军鸿等[8]
用AFM 对DNA 单分子进
行定位切割与拾取。
在上述各类AFM 应用中,最为关键的一步无疑
是样品的制备,制样的好坏将决定整个实验的成败。现在国内外各个实验室的DNA 样品制备方法各种各样,无论是衬底的选择,还是DNA 样品的浓度,以及制样的细节等都各不相同。国内外应用比较广泛的主要有两大类DNA 制样方法:一是对云母表面进行修饰,所用的试剂有32氨丙基三乙氧基(APS ),戊二醛
[9]
,亚精胺
[10]
以及用阳离子进行预处理
[11]
等;
二是在DNA 水溶液中加入阳离子,参考文献
[12～17]都是采用的这种制样方法,但是各家所使
用的阳离子种类及浓度也各不相同。总之,从这些报道的DNA 样品制备方法中可以看出:每一种制备方法都有其各自的适用范围,为了满足对DNA 及其碎片进行长度测量并进行大量统计分析的要求
[7,18]
,必须找到一套适合我们自己研究的制样方
法。
本文将分别介绍以APS 2云母和纯云母为衬底的DNA 样品制备方法。
1 实验设备与材料
上海爱建纳米公司生产的A J 2Ⅲ型原子力显微镜,在室温下以T apping m ode 在空气中成像,相对湿度为33%～39%,所有图像采集的扫描速度为115H z ,像素为256×256;针尖选用俄罗斯MikroMasch 公司的型号为NSC11的硅针,共振频率
为315kH z ,力常数为48N Πm ;APS 2云母为中国科学院上海原子核研究所提供;PUC19DNA 购于大连宝生物工程有限公司,长度为2686bp ,含有70%以上的共价闭环。
2 实验方法
211 以APS 2云母为衬底的DNA 制样研究
APS 2云母为中国科学院上海原子核研究所赠
送,其制备步骤如下:制备4次蒸馏水
配制APS 溶液解理云母
自组装单层膜
钝化处理
其中钝化时间的长短直接影响APS 2云母的吸附力。
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