纳米金刚石细胞力矩显微镜  

作　　者：侯勇 王凌志 褚智勤 

机构地区：[1]香港大学电机与电子工程学院,中国 [2]Advanced Biomedical Instrumentation Centre,Hong Kong

出　　处：《医用生物力学》2024年第S01期98-98,共1页Journal of Medical Biomechanics

基　　金：国家自然科学基金委员会及香港研究资助局联合科研资助基金,N_HKU750/23;香港创新科技署Health@InnoHK基金

摘　　要：细胞与微环境的力学作用非常复杂,人们对该过程的理解很大程度上要依赖于微纳尺度力学测量技术的发展。目前通用的细胞牵引力显微技术通常依赖于测量力学标记物的平移运动信息来估算细胞力大小,得到的力学自由度信息有限。而对于真实细胞微环境中,细胞与微环境力学作用涉及的扭转力等测量却无能为力。在本研究中提出了一种基于纳米金刚石氮空位色心(NV)的细胞扭矩显微镜技术(nanodiamond-based torsion microscope,DTM),利用NV色心的选择性线性偏振调制特性,首次实现了细胞力场中纳米尺度细胞扭矩的精准定量。该技术核心思路是将纳米金刚石与经典微柱阵列结合,微柱在细胞力场中会发生弯折和旋转,其中微柱的旋转可近似等效为上面的金刚石的旋转。该技术有两个特色:(1)可同时测量微柱的水平转角(精度3°)和平移距离(传统宽场成像);(2)可实现细胞对微柱基底做功成像。通过测量微柱的旋转和平移信息,可以分别定量计算微柱的扭曲能(twisting energy)和弯曲能(bending energy)。利用该技术,重建细胞产生的牵引力和扭矩力场。实验结果表明细胞产生的扭转能量与细胞牵引力引起的应变能量在数量级上是相当的,证明了微纳力矩在细胞与微环境力学作用中起到重要作用。

关 键 词：纳米金刚石 细胞牵引力 显微镜技术 力学测量 近似等效 平移运动 力学作用 调制特性 

分 类 号：Q2-3[生物学—细胞生物学]