丰桥科技大学 信用:CC0公共领域 由丰桥工业大学机械工程系的柴田隆之教授和他的同事组成的研究小组，已经赋予原子力显微镜更大的功能
我们的研究团队已经成功地对活细胞进行了微创手术，在纳米尺度空间内使用光催化氧化进行控制，并可视化细胞内生物分子的动态信息
这种在高水平上控制和可视化细胞功能表达过程的技术，作为一种强有力的纳米制造和纳米测量系统，具有解决生命之谜的巨大潜力
对生命现象及其控制的综合理解对于医学和药学领域的进一步发展是绝对必要的
创造生命创新的论题是解决生物分子如基因组、蛋白质和糖链的结构和功能，也解决细胞的功能，细胞是生命活动的基本单位
因此，我们旨在建立一种微创外科技术，在分子水平上靶向活细胞(上帝之手操纵细胞功能)，在单个分子水平上可视化细胞内生物分子的动态行为和细胞膜蛋白状态的变化(上帝之眼看到细胞功能)，从而提供一种创新的纳米制造和纳米测量平台，解决生命之谜
在这里，我们的研究团队成功地赋予了原子力显微镜两个新的功能
第一项进展是在原子力显微镜探针的顶端涂上一层二氧化钛薄膜，这种薄膜被称为光催化剂
通过这种方法，光催化反应被定位在尖端顶点附近的纳米级空间(100纳米区域)中，以实现最小侵入性的细胞膜穿孔
结果，细胞膜穿孔的概率达到100%，并且也成功地实现了100%的细胞存活力，允许我们验证可以进行微创手术
第二个进展是将涂有银纳米粒子的原子力显微镜探针尖端插入活细胞
因此，我们成功地获得了源自蛋白质、脱氧核糖核酸、脂质等的灵敏拉曼光谱
(尖端增强拉曼光谱，TERS)
通过这种方法，细胞核和细胞质之间的生物分子比率的差异被可视化为细胞内的信息，并且发现作为细胞内生物分子的时间变化，蛋白质和糖原(也称为动物淀粉)之间存在逆相关性(一个增加，另一个减少的现象)
为了同时实现纳米加工和纳米测量功能，我们将在未来通过在二氧化钛功能化的原子力显微镜探针表面涂覆银纳米粒子来建立尖端增强拉曼光谱(TERS)功能
该功能将能够可视化细胞手术过程中基于光催化氧化(分子结构变化)的有机物质降解反应过程
我们还将致力于实现一种利用n抗原-抗体反应的高分子识别能力来测量靶细胞膜蛋白质中单个分子的方法，并且我们将致力于建立一种用于对通过上述方法鉴定的靶膜蛋白中的单个分子进行选择性纳米制造的技术
该技术有望解决生命功能的机制，并应用于新药开发等工作
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