一、原子力显微镜在生命科学研究中的应用（论文文献综述）
刘子瑜[1]（2020）在《基于基底修饰的液相下DNA分子操纵技术研究》文中提出DNA分子在生命各项过程中的核心作用使得针对DNA层面的研究具有极大的科学价值和现实意义。由于DNA本身独特的结构与功能特性,如何实现对单个DNA分子进行精准操纵成为当前DNA分子研究的热点及难点。传统的生物学研究手段基于大量样本,难以实现单分子纳米级成像和操纵,而以原子力显微镜为基础的纳米技术,具有纳米级空间分辨率和皮牛级力分辨率,被广泛应用于生物单分子的研究过程。本文利用原子力显微镜直接对DNA分子进行观测表征和机械力操纵。针对DNA分子本身的线性双螺旋结构以及溶液中的卷曲无规则分布而造成的成像困难,本文深入研究了DNA分子的弱电特性,搭建了电场操纵DNA分子模型;应用ANSYS软件分析DNA分子在电场中的受力情况,为后续实验提供理论基础。我们将离子修饰基底与直流电场作用两种手段相结合,有效解决了DNA分子在测试实验时的不稳定性和卷曲无规则分布的问题,并定量定性分析了离子浓度变化对DNA分子成像清晰度的关系。此外,通过使用原子力显微镜对液相下的DNA分子进行了成像以及粘附特性检测,研究了离子浓度和粘附力之间的关系。最后,通过研究机械力操纵下的DNA分子,实现了对DNA分子纳米精度的切割操作。实验结果表明,基于离子修饰的电场控制较好地改善并提高了DNA分子操纵成功率,为进一步的DNA分子研究提供了一种有效的手段和途径。
黄羽茜[2]（2020）在《基于纳米成像技术对癌细胞的研究》文中研究指明纳米技术是人类认识和研究微观世界的重要手段之一。尤其纳米测量技术的发展,实现了纳米精度尺寸和位移的测量。扫描电子显微术和扫描探针显微术是纳米测量技术的重要组成部分。随着纳米测量技术的快速发展,其在纳米新型材料、微电子、生物医学、航空航天、能源和环境等诸多新兴领域体现出广阔的应用前景,在生物医学领域更是展现了无可比拟的优势。本文对比研究两种纳米测量技术,并对两种纳米测量技术的研究现状、成像特点和技术优势进行了总结。同时采用原子力显微镜和扫描电子显微镜对多种癌细胞的表面形貌、生理特征、细胞生长高度、细胞表面粘附力、癌细胞杨氏模量等生物力学特征进行分析。实验选择肝细胞及肝癌细胞、皮肤细胞和皮肤癌细胞两组进行对照,对其在中药桑黄提取液作用过程中细胞超微结构变化及力学特征进行了表征。研究发现癌细胞在桑黄提取液作用下细胞超微结构,尤其细胞表面的粘附力和杨氏模量在药物作用前后发生了显着的变化。最后对两种纳米测量技术使用参数进行优化,通过调节spot值、电压、扫描频率等物理参数,筛选出实验对细胞测量的优化条件。MATLAB对细胞图像进行灰度分析以及纹理特征提取,为从细胞力学特征比较分析癌细胞和正常细胞的差异提供了辅助手段。实验表明,本文基于纳米成像技术对癌细胞的研究及分析,为相关疾病及药物研究提供了新的方法,对纳米成像技术在生物医学领域的应用具有重要的意义。
刘财君[3]（2019）在《基于原子力纳米成像的神经细胞电特性研究》文中指出纳米科学技术、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。
庄松霖[4]（2019）在《面向斑马鱼幼鱼的显微操作系统关键技术研究》文中研究表明斑马鱼是一类典型的有脊椎模式动物,因为具有与人类基因相似、繁殖周期短、体外生长、胚胎及幼鱼通体透明等优点,近几十年以来一直是生命科学家们研究的重要对象之一,在生物遗传学、发育学、毒理学等方向具有十分重要的研究价值。然而,研究斑马鱼幼鱼特定器官发育机理或研发新式药剂时,通常需要把外源物质（如分子化合物、生物药剂等）精准导入到该特定器官,这一过程通常是由经过长时间专门训练的生命科学实验人员通过手动显微注射来完成的。手动显微注射耗时长、效率低,而且实验结果的一致性很差,不同经验的操作人员显微注射的结果可能完全不同。虽然面向生命科学的显微操作系统（包括显微注射、显微成像、显微手术等）已经得到了科研工作者的广泛关注,以细胞或胚胎为对象的显微注射系统甚至已经商业化,但是对斑马鱼幼鱼这种具有自主意识和行为、不规则外形、复杂内部结构的对象还没有成熟的显微操作方案。本文围绕着面向斑马鱼幼鱼显微操作系统的关键技术问题,进行了深入且富有创新性的研究,提出了一套完整的实现方案和新颖的设计方法。本文的主要内容可以归纳为:针对斑马鱼幼鱼显微操作系统这一全新概念,结合生命科学领域的具体需求,本文提出了该类操作系统的实现方案和关键技术指标。根据不同的实验任务,本文提出了斑马鱼幼鱼二维姿态控制、三维姿态控制和位姿控制方案,幼鱼柔顺捕捉技术,以及幼鱼内部器官三维定位方法。与传统的人工斑马鱼幼鱼心脏显微注射相比,本文所研发的系统完成一次心脏显微注射平均只需要150秒,且最终心脏的注射成功率和成活率不低于有经验的操作人员得到的结果。同时,所设计的系统方案和关键技术算法具有应用到其它器官注射如肾脏注射、肝脏注射等的可能。针对斑马鱼幼鱼显微操作系统中的视觉反馈问题,在传统计算机视觉算法的基础上,本文进一步分析了显微成像中视野小、景深浅的特点,提出了一整套显微操作系统中的关键计算机视觉算法,包括大范围注射针尖端自动定位算法、吸持针尖端管口位置精确定位方法、显微成像下针尖的三维定位算法、斑马鱼幼鱼内部器官三维定位算法等,与传统的计算机视觉中的算法不同,这些算法更多关注显微定位策略,可以解决在显微成像条件下存在图像反馈缺失或图像反馈不完整的问题。针对斑马鱼幼鱼显微操作系统中的幼鱼姿态控制问题,本文提出了基于显微注射针、显微滚转针和底部旋转机构的三维姿态控制方案,并将方案中的二维平面旋转过程构建成了切换系统的模型,在一类广义切换信号——具有不稳定子系统的模态依赖驻留时间切换信号下,设计了名义系统的镇定控制器,该控制器采用多组PD控制器参数组合的方式,可以有效降低传统只采用1组PD控制器控制的保守性。另外,为了实现斑马鱼幼鱼绕身体轴的滚转运动,自行研制了一套4自由度显微操作手,与常见的平动显微操作手相比,增加了悬臂滚转轴的自由度。利用该自由度,根据斑马鱼幼鱼滚转轴的角度度量算法,实现了斑马鱼幼鱼的滚转控制。针对斑马鱼幼鱼显微操作系统中的柔顺捕捉控制问题,本文提出了基于切换策略的模型预测控制的设计方法,并对吸持针尖端捕捉幼鱼卵黄这一动态过程进行分析,发现其模型会根据吸入的幼鱼表皮多少而发生变化,这主要是因为当幼鱼表皮被吸入过多时,吸入的血液循环以及表皮韧性会倾向于继续向内伸展。因此,我们根据幼鱼表皮吸入的长度,将这一过程建模成了切换线性系统模型,并根据实验数据和生命科学实验的特殊要求（即,不会过多吸入幼鱼身体造成损伤,也不会因为吸入部分过少致使幼鱼掉落）,对每个线性子系统的状态和控制进行了合理的约束。在模态依赖驻留时间切换信号下,对柔顺吸持这一过程设计了名义镇定控制器,并给出了能够保证名义系统稳定的模态依赖驻留时间的多个切换准则。最后,本文对所提出的关键算法进行了实际验证,在特定的实验条件（如斑马鱼幼鱼年龄、身体尺寸、吸持针口径等）下,给出了所提出的广义切换信号下的镇定控制器应用在实际系统中时需要额外考虑的细节和一种简化的实现方式。同时,对系统不同算法和整体运行的性能指标（如算法稳定性、成功率、成活率等）进行了详细分析,并给出了改进方案。
张恩浩[5]（2019）在《沥青四组分含量对其流变性能影响的研究》文中进行了进一步梳理作为沥青材料的基本化学组成成分,四组分对沥青流变性能有十分重要的影响。目前国内外研究者们对于沥青材料流变性的研究主要集中于对比分析不同种类的基质/改性沥青,老化前后的沥青和掺加不同改性剂及外掺剂之后的沥青流变性能的差异,而关于四组分含量变化对沥青流变性影响的研究则较为匮乏。同时,现有的沥青材料流变性测试主要依赖于动态剪切流变仪,该设备能够对沥青材料的宏观流变性进行测试,却不能深入探索沥青材料的微观流变性。因此,研究四组分含量对沥青流变性能的影响,探索沥青材料微观流变性能测试新设备、新方法,对认识沥青材料性能和提升其路用表现具有十分重要的意义。本文研究了四组分含量变化对沥青材料宏、微观流变性能的影响。首先基于规范中的四组分分离方法,将两种不同标号的基质沥青进行分离得到纯净的四组分,并按照一定的比例回掺进原基质沥青之中,得到改变其四组分含量的衍生沥青。基于原基质沥青及其衍生沥青研究四组分含量变化对沥青材料宏观流变性的影响,利用动态剪切流变仪测试不同沥青在动、静态荷载下黏弹性的变化规律。分析四组分含量改变对沥青复数模量、相位角、蠕变柔量和松弛模量等黏弹参数的影响。为丰富沥青材料流变性的研究方法,弥补测试设备单一造成的沥青材料微观流变性研究的不足,首先利用原子力显微镜对沥青微观形貌及其基本力学信息进行测试。分析四组分含量变化对沥青微观形貌的影响,初步分析不同形貌可能对应的化学组分。同时探究组分含量变化对沥青材料微表面黏附力、DMT模量和耗散能的影响。借鉴生命科学领域有关细胞和蛋白等生物材料微观黏弹特性的测试方法,选用目前较为常用的模型对测试曲线进行拟合,得到沥青材料的微观流变参数曲线。最后,将微观流变参数曲线与宏观测试结果进行比较,分析宏微观流变特性测试结果的差异。本文研究了四组分含量变化对沥青宏、微观流变性能的影响。对沥青材料微观流变性的测试方法、拟合模型进行了初步的探索。阐述了四组分对沥青宏、微观黏弹特性的影响,对比分析了宏微观黏弹参数曲线的差异,为了解沥青化学组分对其宏观性能的影响和沥青材料微观流变性的深入研究奠定了一定的基础。
阎波[6]（2019）在《基于AFM的活性生物样品宽带纳米力学特性测量技术研究》文中认为原子力显微镜（AFM）综合运用微弱信号检测、高速数据采集、数字信号处理、自动控制、精密机械等现代科技成果,能够实现原子尺度成像、表面功能研究、原子间力测量以及可控原子（分子）操作等功能,是目前纳米科技的核心支撑技术之一。在纳米生物学领域,AFM也是细胞生物学和分子生物学研究的重要工具,它不仅可以在生理条件下以纳米尺度的分辨率对单个活细胞进行表面成像,而且能够实现对活细胞纳米力学特性的定量测试研究。然而,现有的商用AFM系统普遍具有扫描速度低、激励带宽窄、容易损伤生物样品等缺陷,无法满足细胞及亚细胞生物学前沿研究领域的需求。针对以上问题,论文对基于AFM的活性生物样品宽带纳米力学特性测量技术展开了深入研究,提出并改进了AFM中基于迭代学习的前馈-反馈控制技术及实时信号处理技术,对活细胞宽带黏弹性动态特征演变规律的研究结果证明了方法的有效性,同时也为相关纳米生物学课题的进一步深入提供了新的思路。论文的主要研究内容及成果包括以下几个部分:1.讨论了一种适用于活性生物样本的、基于控制的宽带纳米压痕（CBN）精确测量方法。该方法基于改进的数据驱动无模型逆系统迭代控制（MIIC）技术,利用硬参照样品很好地克服了悬臂探针的相对加速度效应,并最大限度地减小了样品流体动力效应对测量的影响,能够在宽带激励力频率（如从0.1Hz到100Hz高达四个数量级范围变化的情况）下实现准确的压痕量化测量,同时保证细胞的生理活性,因而改善了活性生物样品AFM压痕测量的频率带宽和测量速度（也即时间分辨率）。2.提出了一种基于宽带动态频率响应的细胞弹性及黏弹性时变分析方法。该方法采用带限白噪声激励力,能够高速（相同频率覆盖范围内测量时间更短）完成宽频（1Hz100Hz）、深压痕（可达几百nm）的活细胞纳米力学特性测量,通过可靠捕获细胞骨架对于外界刺激的动态反应,实现了对活细胞弹性模量、损耗模量等多种纳米力学动态特性的实时监测与定量分析,为生命科学领域相关问题的研究提供了新的思路。3.优化了一种面向在线实时反馈控制系统的高速数值计算框架。该框架采用最优时分FFT/时分IFFT算法（OTD-FFT/TD-IFFT）对经典FFT/IFFT的在线计算效率进行了改进,通过将数据序列的FFT/IFFT计算分配到不同采样周期,在有效减少单位采样周期计算复杂度的同时保持计算时延和性能不变,从而能够在相同的硬件平台上实现更短的闭环采样周期。系统采样频率的提升改善了在线实时反馈控制系统的速度与精度,基于新算法框架的实验AFM系统跟踪800Hz高速三角波轨迹时相对误差仅为5.44%（比经典FFT+IFFT算法系统低4倍以上）。该算法框架能够有效改善频率域迭代学习算法的实时运行效率,提高活细胞纳米力学特性实时宽带监测实验中硬参考样本上悬臂偏移轨迹跟踪环节的效率。论文将上述方法应用于纳米生物课题“高胆固醇对细胞纳米力学特性的影响研究”以及“细胞宽带黏弹性动态特征的刻画与表征方法研究”,发现并得到以下结论:1.高胆固醇对细胞纳米力学特性的影响:测试验证与数据分析结果表明,与未添加胆固醇的人类脐静脉内皮细胞（EA.hy926）相比,高胆固醇环境下EA.hy926细胞的杨氏模量及复模量均增加了30%以上,弹性及黏弹性振动周期不变（约200秒）、幅度增加了70%以上。胆固醇浓度对杨氏模量产生影响的原因可能是高胆固醇破坏了细胞膜的完整性,而胆固醇对细胞肌球蛋白活性的影响则导致了振动参数的变化。该实验结果揭示了在胆固醇浓度增加的情况下,胆固醇与细胞中肌球蛋白及膜下细胞骨架组织的关联关系,同时证明了论文方法的有效性。2.肌球蛋白对细胞纳米力学特性的影响:实时监测结果表明,人类前列腺肿瘤细胞（PC-3）的力学参数均符合指数规律,黏弹性振动周期为约为200秒,且该振动的幅度与细胞内的钙离子(Ca2+)密度及NMⅡ类马达蛋白活性强相关。该实验在包含较高频的宽频条件下对细胞黏弹性的动态演变规律进行了刻画与表征,为揭示细胞中肌球蛋白活性与细胞组织运动之间的关联关系提供了新的研究思路,并为未来的疾病及药物研究提供了很好的实验数据。
刘轲[7]（2018）在《基于DNA纳米技术与原子力显微镜高分辨成像的精准基因检测研究与应用》文中提出DNA纳米技术是纳米科学领域的一门新兴学科,它是利用DNA依据碱基互补配对原则通过自组装行为构建成为各种维度的空间结构,具有长远的开发应用价值。DNA纳米技术的发展史可追溯到上世纪80年代中期由美国科学家N.C.Seeman开创的交叉结结构,至今已足足历经35年的飞速发展,它涵盖了DNA拼块自组装、DNA折纸术以及DNA纳米器件应用等多个方向的研究。DNA纳米材料由于具有其他传统纳米材料无法比拟的优越性,而迅速成为数学、物理、化学、计算机以及生物医学等多个学科领域的宠儿。本文通过回顾DNA纳米技术的发展史,综述性地探讨了目前DNA纳米技术在各个学科领域的前沿进展,并重点关注DNA纳米技术在生物医学尤其是遗传学领域的应用。本论文的研究主要是对当前现有DNA自组装技术进一步的理解和发展,并致力于遗传学和精准医学检测领域一些目前亟待解决的关键问题。所开展的研究工作主要包括以下几个方面:第一部分——基于DNA折纸标记的单分子单倍体分型技术。随着国际人类基因组计划的完成以及当前高通量测序技术的飞速发展,转化医学以及精准医疗等领域对遗传检测分析方法的需求也越来越高。然而目前的测序技术仍然面临着巨大的挑战,由于仪器读长的限制使得无法获取完整的DNA长片段信息。传统的单倍型检测分析方法或因为模拟计算的不精确性,或因为实验技术的复杂性而导致信息获取较为困难。在本文的研究中,我们以DNA折纸结构作为可视化探针对目标基因多态性位点进行特异性标记,通过原子力显微镜扫描得到的折纸探针图形信号直接转化为长片段目标基因的单倍型信息,并初步实现了对单分子DNA高分辨率的单倍体分型检测。这一研究不仅弥补了当前测序以及实验室基因型检测技术难以解决的问题,而且发展了一种基于DNA纳米技术与原子力显微镜相结合的新颖遗传信息检测分析方法,未来有希望应用于更广泛的基因组学分析研究,也为DNA自组装技术在生物医学领域的应用提供新的思路。第二部分——基于DNA折纸标记的乙肝病毒基因型单分子检测。在前一章完成了基于DNA折纸标记识别长片段目标基因单倍型的前期工作基础上,我们进一步深入探讨DNA纳米技术应用于精准医学检测领域的方向。如何精确诊断、预测疾病的发生发展以及提高病人的生存率,是当今生物医学研究面临的重大挑战。提高检测方法的特异性和灵敏度是解决这一难题的途径之一。传统常见的基因检测方法（如PCR、RT-PCR或测序）都是通过扩增基因组模板分子放大叠加信号来识别基因型信息。这种方式只能反映出基因组的总体遗传信息,但对于少量的罕见变异却常常被放大叠加信号所掩盖而忽略。只有实现单个分子水平上的检测才能真正做到精准的遗传信息识别。病毒基因型的精准检测对于诊断、治疗病毒感染型疾病非常关键。当前传统的检测方法大多依赖于病毒标志物的浓度水平,经常会由于患者处于病毒感染的“窗口期”而出现错检漏检的可能性,从而耽误疾病治疗的黄金时期。因此在这项研究中我们以乙型肝炎病毒（HBV）为例,通过建立一套针对不同基因型HBV的DNA折纸靶向识别探针,借助原子力显微镜（AFM）的高分辨率成像直接读取病毒DNA的遗传变异信息,从而准确判定乙肝病毒的基因型。在后续的实证研究中,我们以11例临床血液样本中提取的HBV DNA分子为研究对象,通过原子力显微成像进行单盲检测,分型结果与一代测序分析结果保持高度一致,由此验证了该检测方法高度的特异性。此外,灵敏度也是考察检测方法是否高效的金标准之一。经过多次反复测试和稳定性评估,最终发现该方法的最低检测限可达10 pM,其灵敏度要优于目前大多数现有的检测方法。研究结果表明,这种基于DNA纳米技术与原子力高分辨显微成像相结合的乙肝病毒基因型分析方法的是稳定可靠的,在未来将有望成为实验室或临床鉴定HBV基因型的一种有力手段。在论文的最后部分,对DNA纳米技术未来的发展进行一些前瞻性的展望,并介绍几个未来在多学科领域可能应用的畅想。也由此可以预见,即使DNA纳米技术目前的研究进展还无法与传统纳米材料相提并论,但是DNA纳米材料在越来越多跨学科交叉研究项目中的应用已经成为一种趋势。DNA纳米技术这门冉冉升起的新兴学科将拥有广阔的应用前景和研究价值,必将在未来各个科学领域大展宏图。
李芳菲,夏秀芳,孔保华[8]（2016）在《原子力显微镜特点及其在食品中的研究进展》文中提出原子力显微镜具有高的空间分辨率、操作过程简单快捷,是一种应用广泛的显微分析仪器。原子力显微镜能够在非大气环境下进行试验,可以广泛应用于物理、化学、生物材料、食品、电子学等领域。介绍原子力显微镜的工作原理、功能特点及作用模式,并综述了其在食品科学研究领域中的研究进展。
王明友,王卓群,焦丽君[9]（2015）在《原子力显微镜在表面分析中的应用》文中提出原子力显微镜（AFM）作为现代微观领域研究的重要工具,在表面分析中具有广泛的应用,它具有非常高的分辨率,是近年来表面成像技术中最重要的进展之一。本文介绍了利用原子力显微镜进行表面分析研究的基本原理以及原子力显微镜的硬件系统组成,重点介绍了利用原子力显微镜在生物、化学、材料等领域进行表面分析的现状。
刘笑含,方勇纯,任逍,张雪波[10]（2014）在《一种基于SURF特征的AFM图像自动拼接方法》文中研究说明AFM（Atomic Force Microscope）在生命科学等领域的应用日益广泛,然而,现有的AFM由于扫描范围较小,难以得到尺寸较大的样品的全貌,针对这个问题,文章考虑AFM连续扫描时图像间存在的平移,旋转,尺度变换等关系,提出了一种基于SURF特征的AFM图像自动拼接方法,可快速准确地获取尺寸较大的样品的全貌,并保留其细节信息,以满足生命科学等领域的实际要求,具体而言,文章分析了AFM在进行连续扫描时不同图像间重叠区域的特点,提取得到了图像的SURF（Speeded Up Robust Features）特征,并设计了一种精度较高的图像双向配准方法,通过综合考虑正反两个方向的变换矩阵来得到更为准确的变换参数.在此基础上,采用渐入渐出的加权平均融合方法来消除拼接缝等问题.论文对这种AFM图像自动拼接方法进行了大量实验测试,结果表明:这种AFM图像自动拼接方法具有方便快速,准确度高等优点,可应用于生物细胞扫描来展现其全貌.
二、原子力显微镜在生命科学研究中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、原子力显微镜在生命科学研究中的应用（论文提纲范文）
（1）基于基底修饰的液相下DNA分子操纵技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题研究背景和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 课题来源及研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 基于原子力显微镜的微纳成像及操纵技术 |
| 2.1 原子力显微镜 |
| 2.1.1 工作原理 |
| 2.1.2 工作模式 |
| 2.2 AFM在 DNA微纳控制领域的应用 |
| 2.2.1 AFM在 DNA微纳成像领域的应用 |
| 2.2.2 AFM在 DNA微纳操纵领域的应用 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 DNA分子在电场中操纵技术研究 |
| 3.1 DNA分子特性和组成 |
| 3.1.1 DNA分子结构 |
| 3.1.2 DNA分子性质 |
| 3.2 DNA分子在电场中仿真模型的建立 |
| 3.2.1 ANSYS在电场仿真中应用 |
| 3.2.2 DNA分子在电场中仿真模型 |
| 3.3 DNA分子在电场中操纵的结果 |
| 3.3.1 实验仪器与材料准备 |
| 3.3.2 电场中不同镁离子浓度下DNA分布 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 液相下基底修饰的DNA分子操纵与成像 |
| 4.1 液相下DNA分子操纵技术 |
| 4.2 DNA分子液相下操纵与成像实验设计 |
| 4.2.1 实验仪器与材料准备 |
| 4.2.2 实验步骤 |
| 4.2.3 实验结果及分析 |
| 4.3 液相下DNA分子成像与气相下DNA分子成像对比分析 |
| 4.3.1 液相下DNA分子成像技术的优势 |
| 4.3.2 液相下DNA分子成像技术与气相下成像结果对比 |
| 4.4 不同基底修饰对DNA分子黏附力的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 离子修饰基底的DNA分子切割 |
| 5.1 DNA分子操纵技术 |
| 5.2 DNA分子切割成像 |
| 5.2.1 实验步骤 |
| 5.2.2 成像结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论及创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（2）基于纳米成像技术对癌细胞的研究（论文提纲范文）
| 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 |
| 1.2.1 纳米成像技术研究现状 |
| 1.2.2 纳米图像处理研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第2章 纳米成像模式对比 |
| 2.1 工作原理及结构 |
| 2.1.1 原子力显微镜的工作原理及系统构成 |
| 2.1.2 扫描电子显微镜的工作原理及系统构成 |
| 2.2 成像对比与模式分析 |
| 2.2.1 原子力显微镜成像 |
| 2.2.2 扫描电子显微镜成像 |
| 2.2.3 原子力显微镜成像模式分析 |
| 2.2.4 扫描电子显微镜成像模式分析 |
| 2.3 纳米成像技术在癌细胞研究领域的应用 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 癌细胞的纳米成像及其力特性检测 |
| 3.1 癌细胞的培养 |
| 3.2 癌细胞的液相成像 |
| 3.3 癌细胞的气相成像 |
| 3.4 癌细胞的力特性检测 |
| 3.4.1 原子力显微镜力谱模式 |
| 3.4.2 细胞力学特性分析模型 |
| 3.4.3 原子力显微镜测量细胞粘附力 |
| 3.4.4 细胞弹性模量测试方法研究 |
| 3.4.5 癌细胞的力学特性检测 |
| 3.5 癌细胞纳米成像力特性分析 |
| 3.5.1 癌细胞纳米成像取点的力特性分析 |
| 3.5.2 癌细胞纳米成像取线的力特性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 纳米成像测量参数优化及其在癌细胞检测中的应用 |
| 4.1 成像及力特性检测过程中的影响因素 |
| 4.1.1 AFM成像过程中的影响因素 |
| 4.1.2 AFM力特性检测过程中的影响因素 |
| 4.1.3 SEM成像模糊的因素分析 |
| 4.2 纳米成像测量参数优化 |
| 4.2.1 基于AFM的纳米成像测量参数优化 |
| 4.2.2 基于SEM的纳米成像测量参数优化 |
| 4.3 纳米成像在癌细胞检测中的应用 |
| 4.3.1 基于SEM的癌细胞纳米成像 |
| 4.3.2 基于AFM的癌细胞力学特性研究 |
| 4.3.3 测量参数对癌细胞纳米成像的影响研究 |
| 4.3.4 基于扫描电子显微镜的癌细胞纳米成像应用 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（3）基于原子力纳米成像的神经细胞电特性研究（论文提纲范文）
| 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 |
（4）面向斑马鱼幼鱼的显微操作系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 面向斑马鱼幼鱼的显微操作研究背景及意义 |
| 1.2 面向生命科学的显微操作的研究现状 |
| 1.2.1 不同驱动方式的显微操作系统 |
| 1.2.2 显微操作系统中的关键问题 |
| 1.2.3 不同被控对象的显微操作系统 |
| 1.3 尚待解决的问题 |
| 1.4 面向斑马鱼幼鱼显微操作系统设计指标 |
| 1.5 本文结构和主要内容 |
| 第2章 斑马鱼幼鱼显微操作系统设计方案 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 方案设计 |
| 2.2.1 平台已有设备介绍 |
| 2.2.2 斑马鱼幼鱼三维姿态控制方案 |
| 2.2.3 斑马鱼幼鱼柔顺捕捉方案 |
| 2.2.4 斑马鱼幼鱼显微操作系统流程 |
| 2.3 显微操作系统的标定 |
| 2.3.1 平动运动部件标定 |
| 2.3.2 旋转运动部件标定 |
| 2.3.3 滚动运动部件标定 |
| 2.4 仿真算例 |
| 2.5 显微操作控制过程的模型分析 |
| 2.5.1 二维旋转过程模型分析 |
| 2.5.2 柔顺捕捉过程模型分析 |
| 2.6 系统辨识 |
| 2.6.1 非线性过程局部线性化 |
| 2.6.2 线性系统参数辨识 |
| 2.7 仿真算例 |
| 2.8 本章小节 |
| 第3章 斑马鱼幼鱼显微操作系统视觉反馈 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 吸持针针尖三维定位 |
| 3.3 注射针针尖三维定位 |
| 3.4 斑马鱼幼鱼位姿检测 |
| 3.5 斑马鱼幼鱼心脏三维定位 |
| 3.6 斑马鱼幼鱼吸持状态检测 |
| 3.7 本章小节 |
| 第4章 斑马鱼幼鱼三维姿态控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 预备知识 |
| 4.3 二维旋转模型稳定性分析 |
| 4.4 仿真算例 |
| 4.5 二维旋转模型控制器设计 |
| 4.6 仿真算例 |
| 4.7 第三维滚转模型搜索策略分析 |
| 4.8 本章小节 |
| 第5章 斑马鱼幼鱼柔顺捕捉控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于柔顺捕捉模型的问题描述 |
| 5.3 柔顺捕捉模型的稳定性分析 |
| 5.4 保守性和计算性分析 |
| 5.5 仿真例子 |
| 5.5.1 理论验证 |
| 5.5.2 鲁棒性分析 |
| 5.6 本章小节 |
| 第6章 显微操作系统实验验证 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验平台和流程介绍 |
| 6.3 标定算法和系统建模验证 |
| 6.3.1 标定算法验证 |
| 6.3.2 二维旋转过程模型辨识 |
| 6.3.3 柔顺捕捉过程模型辨识 |
| 6.4 视觉反馈算法 |
| 6.4.1 吸持针针尖三维定位算法验证 |
| 6.4.2 注射针针尖三维定位算法验证 |
| 6.4.3 斑马鱼幼鱼位姿检测 |
| 6.4.4 斑马鱼幼鱼心脏三维定位 |
| 6.4.5 斑马鱼幼鱼吸持检测算法验证 |
| 6.4.6 视觉三维定位算法说明 |
| 6.5 控制算法 |
| 6.5.1 三维姿态控制算法实现 |
| 6.5.2 柔顺捕捉控制实现 |
| 6.5.3 控制算法应用说明 |
| 6.6 系统性能验证 |
| 6.7 本章小节 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）沥青四组分含量对其流变性能影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 东北林业大学硕士学位论文修改情况确认表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 四组分对沥青性能影响的研究 |
| 1.2.2 基于原子力显微镜的沥青微观性能研究 |
| 1.2.3 基于原子力显微镜的生物材料微观流变性研究 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 试验材料及测试方法 |
| 2.1 试验原材料 |
| 2.2 试验仪器及试件制备 |
| 2.2.1 基质沥青四组分分离及新沥青的制备 |
| 2.2.2 沥青材料宏观流变性质测试仪器及试件制备 |
| 2.2.3 沥青材料微观性质测试仪器及试件制备 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.3.1 沥青四组分分离试验 |
| 2.3.2 应力扫描试验 |
| 2.3.3 频率扫描试验 |
| 2.3.4 蠕变试验与松弛试验 |
| 2.3.5 微观形貌及常规力学性能测试 |
| 2.3.6 微观流变性测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 四组分对沥青宏观流变性能的影响 |
| 3.1 四组分对沥青材料宏观动态流变性能影响的分析 |
| 3.1.1 复数模量变化规律分析 |
| 3.1.2 相位角变化规律分析 |
| 3.2 四组分对沥青宏观静态流变性能影响的分析 |
| 3.2.1 蠕变性能影响的分析 |
| 3.2.2 松弛性能影响的分析 |
| 3.3 基于CAM模型的流变指数变化规律分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 四组分对沥青微观流变性能的影响 |
| 4.1 四组分含量对沥青微观形貌的影响 |
| 4.2 四组分含量对沥青微观力学性质的影响 |
| 4.2.1 四组分含量变化对黏附力的影响 |
| 4.2.2 四组分含量变化对DMT模量的影响 |
| 4.2.3 四组分含量变化对耗散能的影响 |
| 4.3 四组分含量对沥青微观流变性的影响 |
| 4.3.1 沥青材料微观流变性拟合模型 |
| 4.3.2 沥青材料微观流变性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 主要结论 |
| 进一步研究建议 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）基于AFM的活性生物样品宽带纳米力学特性测量技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词和术语 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文工作的背景及意义 |
| 1.2 AFM在纳米生物学领域的应用研究现状 |
| 1.3 自动控制技术在AFM中的应用研究现状 |
| 1.4 论文的主要贡献与创新 |
| 1.5 论文的结构安排 |
| 第二章 基于控制理论的AFM细胞压痕精确测量方法 |
| 2.1 AFM压痕测量技术 |
| 2.1.1 AFM系统的反馈控制原理 |
| 2.1.2 AFM活细胞压痕测量技术 |
| 2.2 活细胞压痕精确测量方法 |
| 2.2.1 传统压痕测量方法的问题 |
| 2.2.2 对传统压痕测量方法的改进 |
| 2.3 数据驱动的无模型逆系统迭代控制技术 |
| 2.3.1 传统高速输出跟踪技术的问题 |
| 2.3.2 对传统输出跟踪技术的改进 |
| 2.4 AFM细胞压痕精确测量实验与结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于压痕测量的AFM细胞纳米力学特性分析技术 |
| 3.1 细胞的纳米力学特性 |
| 3.1.1 细胞的结构及其纳米力学特性 |
| 3.1.2 活细胞弹性的动态演变问题 |
| 3.1.3 活细胞黏弹性的动态演变问题 |
| 3.2 细胞弹性的AFM定量及时变分析技术 |
| 3.3 细胞黏弹性的AFM定量及时变分析技术 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于实时宽带监测技术的细胞纳米力学特性研究 |
| 4.1 高胆固醇对细胞纳米力学特性的影响研究 |
| 4.1.1 实验材料与平台 |
| 4.1.2 实验方法与手段 |
| 4.1.3 实验数据与分析 |
| 4.1.3.1 杨氏模量的测试与定量分析 |
| 4.1.3.2 杨氏模量动态演变规律的实时监测 |
| 4.1.3.3 复模量动态演变规律的实时监测 |
| 4.1.4 小结 |
| 4.2 细胞宽带黏弹性动态特征的刻画与表征方法研究 |
| 4.2.1 实验材料与实验平台 |
| 4.2.2 实验方法与手段 |
| 4.2.3 实验数据与分析 |
| 4.2.3.1 复模量的测试与定量分析 |
| 4.2.3.2 复模量动态演变规律的实时监测 |
| 4.2.4 小结 |
| 第五章 基于时分FFT的在线逆系统迭代学习控制技术 |
| 5.1 AFM系统中的时间分辨率瓶颈 |
| 5.2 经典基2-FFT/IFFT算法分析 |
| 5.3 时分FFT/IFFT算法 |
| 5.3.1 最优时分FFT算法(OTD-FFT) |
| 5.3.2 时分IFFT算法(TD-IFFT) |
| 5.4 基于OTD-FFT/TD-IFFT的在线MIIC系统 |
| 5.4.1 在线MIIC系统算法的实现 |
| 5.4.2 计算复杂度分析 |
| 5.5 实验与结果分析 |
| 5.5.1 OTD-FFT/TD-IFFT的在线计算效率 |
| 5.5.2 在线MIIC系统的实现效果 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（7）基于DNA纳米技术与原子力显微镜高分辨成像的精准基因检测研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 文中常用缩写中英文对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 DNA纳米技术的发展过程 |
| 1.1.1 DNA拼块(Tile)自组装 |
| 1.1.2 DNA折纸术(origami)的诞生 |
| 1.2 DNA纳米技术在各个领域的应用 |
| 1.2.1 DNA-纳米粒子组合排布 |
| 1.2.2 可计算的DNA纳米技术——DNA分子逻辑门电路与分子计算机 |
| 1.2.3 DNA折纸基因芯片与遗传检测 |
| 1.2.4 DNA纳米孔通道与单分子检测 |
| 1.2.5 DNA自组装纳米材料应用于细胞载药 |
| 1.3 本章小结 |
| 1.4 本文的提出与研究内容 |
| 第二章 基于DNA折纸标记的单分子单倍型分型研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 单核苷酸多态性与单倍型 |
| 2.1.2 纳米技术应用于单倍型分型的研究进展与现状 |
| 2.1.3 基于DNA折纸探针标记的单分子单倍型分型技术的研究思路 |
| 2.2 实验材料与实验方法 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 实验方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 预实验阶段:基于PhiX174 噬菌体DNA构建标记模型 |
| 2.3.2 三嵌段介导探针的设计以及纳米金辅助特异性延伸 |
| 2.3.3 多形态DNA折纸标记的设计与实验优化 |
| 2.3.4 可视化模拟单倍体分型:PhiX174 DNA的多位点高分辨率精准标记 |
| 2.3.5 单倍体精准分型:多位点折纸标记在人类基因组样品中的实际应用 |
| 2.4 本章小结与展望 |
| 第三章 基于DNA折纸标记的乙肝病毒基因型单分子检测 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 传统的HBV检测方法 |
| 3.1.2 HBV的基因组与基因型分类 |
| 3.1.3 常用的HBV核酸检测与分析方法 |
| 3.1.4 基于DNA折纸标记的HBV基因型单分子检测方法的提出与研究策略 |
| 3.2 实验材料与实验方法 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 实验方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 引物设计和HBV目标模板ssDNA生成 |
| 3.3.2 三嵌段介导探针的设计和延伸 |
| 3.3.3 DNA折纸标签探针的制作 |
| 3.3.4 可视化HBV基因分型:DNA折纸标签的标记测试 |
| 3.3.5 临床样本诊断:HBV基因分型的特异性和灵敏度 |
| 3.4 本章的小结与展望 |
| 第四章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录:合成DNA折纸的短链序列 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间已发表或录用的论文 |
（8）原子力显微镜特点及其在食品中的研究进展（论文提纲范文）
| 1 原子力显微镜 |
| 1.1 原子力显微镜及其成像原理 |
| 1.2 原子力显微镜的功能及特点 |
| 1.3 原子力显微镜作用模式 |
| 1.3.1 接触模式 |
| 1.3.2 非接触模式 |
| 1.3.3 轻敲模式 |
| 2 原子力显微镜在食品科学中的研究进展 |
| 2.1 AFM在不同类型食品中的应用 |
| 2.1.1 肉及肉制品 |
| 2.1.2 乳及乳制品 |
| 2.1.3 粮食作物 |
| 2.2 AFM在研究不同食品组分中的应用 |
| 2.2.1 多糖类 |
| 2.2.2 蛋白质 |
| 2.2.3 脂质 |
| 3 展望 |
（9）原子力显微镜在表面分析中的应用（论文提纲范文）
| 一、AFM观察表面形貌的工作原理 |
| 二、AFM的工作模式 |
| (一) 接触工作模式 |
| (二) 非接触工作模式 |
| (三) 间歇接触工作模式 |
| 三、AFM在表面分析中的应用 |
| (一) 在材料科学及化学中的应用 |
| (二) 在生命科学中的应用 |
| 四、结论 |
四、原子力显微镜在生命科学研究中的应用（论文参考文献）
- [1]基于基底修饰的液相下DNA分子操纵技术研究[D]. 刘子瑜. 长春理工大学, 2020
- [2]基于纳米成像技术对癌细胞的研究[D]. 黄羽茜. 长春理工大学, 2020
- [3]基于原子力纳米成像的神经细胞电特性研究[D]. 刘财君. 长春理工大学, 2019(01)
- [4]面向斑马鱼幼鱼的显微操作系统关键技术研究[D]. 庄松霖. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [5]沥青四组分含量对其流变性能影响的研究[D]. 张恩浩. 东北林业大学, 2019(01)
- [6]基于AFM的活性生物样品宽带纳米力学特性测量技术研究[D]. 阎波. 电子科技大学, 2019(01)
- [7]基于DNA纳米技术与原子力显微镜高分辨成像的精准基因检测研究与应用[D]. 刘轲. 上海交通大学, 2018(01)
- [8]原子力显微镜特点及其在食品中的研究进展[J]. 李芳菲,夏秀芳,孔保华. 食品研究与开发, 2016(20)
- [9]原子力显微镜在表面分析中的应用[J]. 王明友,王卓群,焦丽君. 邢台职业技术学院学报, 2015(01)
- [10]一种基于SURF特征的AFM图像自动拼接方法[J]. 刘笑含,方勇纯,任逍,张雪波. 系统科学与数学, 2014(12)