原子力显微镜在畜牧业领域中的研究

原子力显微镜（AFM）是扫描探针显微镜（SPM）的一种，由Binnig等于1986年发明，其横向分辨率为2-3nm，纵向分辨率为0.5nm，是观察样品表面结构的一种新工具。原子力显微镜对样品处理要求低，不需要对样品进行脱水、包埋、切片、染色等繁琐处理，具有样品制备简单、操作方便、检测过程快速、分辨率和灵敏度高等优点，且可以在近生理条件下对样品进行动态观察。近年来，原子力显微镜已越来越多地应用于物理、化学、医学等研究领域，但在畜牧业中的应用尚不多见，为此，本文就原子力显微镜在畜牧业中的应用现状及应用前景进行了综述。

AFM通常以氮化硅作为一个灵敏的弹性微悬臂，微悬臂尖端有一个只有原子大小的探针沿样品表面扫描，针尖与样品间的相互作用力会引起微悬臂的形变，从而使微悬臂背面的激光束位置发生变化，这种变化导致激光反射在光电检测器上后产生不同的电脉冲信号，计算机将这些信息处理成暗和亮的区域，在显示器上可得到放大数万倍的样品表面形貌。

AFM主要有接触模式和动态模式2种工作模式。接触模式扫描时，针尖一直与样品表面接触，优点是扫描速度快，可获得原子级的分辨率，缺点是横向力会影响图像的原始特征，对易变形的低弹性样品易造成损害。动态模式扫描时，探针针尖始终不与样品表面接触，只在样品表面上方5-20nm距离内扫描，针尖与样品之间的距离是通过保持微悬臂共振频率或振幅的恒定来控制的。该模式的优点是消除了横向力，针尖与样品之间每次接触的时间很短，对样品的损坏小，适用于较柔软的生物分子，缺点是扫描速度略慢。

对饲料添加剂颗粒大小和形态的观察

有研究表明，物质在消化道中的吸收率在很大程度上取决于其在吸收部位的溶解速度和接触面积，减小粒径可以增大暴露在介质中的表面积，提高溶解速度，有利于物质的吸收利用。因而在畜牧业上，越来越多的学者致力于营养物质颗粒大小的研究。纳米材料是指三维中有一维达到1-100nm的物质。纳米材料具有的表面效应、体积效应、小尺寸效应、量子遂道效应等优异特性，不仅大大改善了原有材料的性质，而且出现了许多新的性能或效应，从而使纳米材料逐渐渗透到饲料工业中。AFM是观察材料大小和形态的有力工具，可以对制备的饲料添加剂颗粒的大小和形态进行快速测定，并通过相应的计算机软件对图像进行分析，获得表面积、比表面积及体积等量化参数，为分析饲料添加剂的性能提供了科学依据。胥保华在研究纳米硒对Avian肉鸡的生物学效应及其分子机理时，借助AFM对纳米硒颗粒进行了研究，由AFM图像分析得知!纳米硒颗粒分散性良好，呈圆球形，粒径尺寸变化幅度在40-80nm，平均粒径49.5nm，且粒径在40-60nm的颗粒占纳米硒颗粒的89%。

AFM独特的成像方式使其在物理、化学、医学等领域的应用得到迅速发展。应该看到，国内外的某些研究已经显示了原子力显微镜在用于材料、生物样品等专项研究中的巨大潜力。畜牧工作者也应该将畜牧业领域的研究与原子力显微镜技术结合起来，以便更深刻地阐明动物生理及病理功能的变化，促进畜牧业的发展。当然，AFM尽管具有非常独特的性质，但它也只是探索生命科学领域的一个工具，与其他仪器一样，它有自己独特的优势，也有不足的一面。例如，应用AFM进行观察时，尽管制样简单、分辨率很高，但观察的始终只是样品的外部形态，而无法观测到细胞、细胞器内部形态以及分子运动等U观察的样品受到AFM探针半径曲率的限制等。因此，在实际研究过程中，应将AFM与其他仪器设备，如透射电子显微镜、激光共聚焦显微镜、核磁共振、NO射线晶体衍射等结合起来，相互补充、相互验证，这样才能获得全面、真实的结果。