近年来,生物学、化学、物理学及其它学科的发展己使人们对细胞的研究深入到分子层次,保持细胞活性状态条件下对细胞中的活性成分进行原位动态分析的单分子技术与单粒子示踪受到人们的关注。我们围绕单粒子和单分子技术的生物应用,开展了一系列的研究工作,取得的主要结果如下:　　 1.用单粒子成像与示踪的方法研究了以乙肝表面抗原(HBsAg)作为模型的单个包膜病毒感染细胞机制和胞内运动。利用荧光指示剂来监测HBsAg病毒颗粒,研究了病毒进入细胞的途径和细胞内运动。观测了单个HBsAg病毒粒子进入细胞的过程,并通过各种抑制剂研究得出,HBsAg病毒粒子感染细胞是通过小窝蛋白介导的内吞途径,而不是在细胞表面进行膜融合实现感染。通过跟踪活细胞中的单个病毒粒子,发现HBsAg粒子在COS-7中运动依赖于actin,而不依赖于微管,并定量的研究了胞内运动的速度。　　 2.研究了Au纳米粒子和单壁碳纳米管(SWNT)侵入细胞的机制。Au纳米粒子与Hela细胞作用实验表明,Hela细胞内吞Au纳米粒子与温度密切相关,只有在37℃时才能正常内吞,且细胞内吞Au纳米粒子是依赖小窝蛋白介导的,Au纳米粒子进入细胞后,富集于溶酶体中,在0.1 nM-0.5 nM浓度下,Au-cys-Cy5对Hela细胞繁殖没有影响。SWNT与不同细胞作用实验表明,不同细胞对SWNT的摄入途径不同,其中SWNT以穿透膜的方式进入Hela细胞,而MDCK和COS-7细胞则以网格蛋白介导的内吞作用摄入SWNT。　　 3.利用AFM和分子识别成像显微镜(TREC)技术成像和定位了细胞内膜膜片上Na+-K+ATPases。实验结果表明,Na+-K+ATPases均匀分布在细胞内膜的膜片,约10％的蛋白质聚合。Na+-K+ATPases高度测量在12-14nm之间,这与低温电子显微镜的结果是非常一致的。细胞膜上Na+-K+ATPases与AFM探针上Na+-K+ATPases单克隆抗体之间解脱力约为80 pN。　　 4.用现场的AFM研究了粘附在APTES-mica上的红细胞膜,从分子水平分析了细胞膜结构。原位的方法得到的低聚糖和蛋白在细胞膜上的位置和当前的细胞模型不同。细胞膜内膜一侧上分布有很多蛋白,几乎很少有间隙或自由的磷脂;细胞膜外膜一侧非常平整,看不到任何蛋白的突起;细胞膜外侧的蛋白和糖基部分并没有伸出磷脂层,而是分散或隐藏在细胞膜外侧磷脂亲水头的中间。并描绘了与当前的细胞膜模型不同的改良模型。