细胞力学测量的相关研究2022-12-12 08:45:28
细胞力学测量也是显微成像技术应用方向之一,通常依靠特殊设计的培养基底,通过观察细胞对基底形貌产生的影响来获取力学信息.牵引力显微镜是生物力学研究中常见技术手段,通过预先设置在培养基底的荧光探针来量化细胞活动过程中微观作用力的大小和方向.TFM的灵敏度主要取决于显微镜的空间和时间分辨率,由于技术限制,通过TFM量化活细胞中力产生的动态过程仍然具有挑战性。Barbieri等将快速二维全内反射荧光超分辨率结构照明显微镜和TFM相结合,提出一种新型细胞牵引力测量方法,将空间分辨率提高了2倍,时间分辨率提高了10倍.传统TFM技术只能针对二维表面力学信息分析,Li等通过结合TFM和散光成像来构建细胞三维力信息,成功对HeLa细胞和RBL细胞垂直方向力信息进行了观测记录.除细胞的运动力学信息外,细胞本身的力学特征也是生物力学研究中关注的重点之一.原子力显微镜属于扫描探针显微镜的一种,除形貌信息外可对力学信息进行记录,同时对样品环境要求低,能够在真空,空气或液体环境中测量,不受光学衍射限制被广泛用于生物研究.Korayem等通过AFM对头颈癌细胞系HN-5的物理特性和机械特性进行了特征提取分析, 包括细胞形貌,弹性模量、黏弹性等信息.研究表明,癌细胞在不同发展阶段具有不同的机械特性,这些信息特征提取对在癌细胞识别、细胞行为预测等方面的研究具有重要意义。
显微成像技术在多领域应用广泛,除常见的生物信息获取,细胞磁矩,胞内铁含量等细胞信息同样可通过成像技术分析.本课题组在2020年报道了一种可以测量单个细胞磁矩的方法.传统磁矩测量工具主要依靠超导量子干涉仪、振动样品磁强计等工具。这些方法在细胞生物信息检测领域具有局限性,无法对活细胞磁矩进行测量. 本课题组尝试通过磁场驱动细胞运动并结合摄像与图像分析对活细胞的磁矩进行测量.在这项工作当中,我们构建了一个梯度磁场来驱动磁性细胞在样品管道中运动,通过显微镜CCD记录细胞运动轨迹,提取运动曲线信息计算得到磁矩信息。进一步将磁矩数据同SQUID进行比较,结果高度相关,证明可以对单个活细胞磁矩进行高精度测量。
出自《细胞生物信息学及技术》作者顾宁,王方旭,李艳。
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