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“2024年中國(guó)地理科學(xué)十大研究進(jìn)展”入選成果公示
日前，經(jīng)過(guò)中國(guó)地理學(xué)會(huì)會(huì)士和常務(wù)理事及本會(huì)所[詳細(xì)]
中美團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)微型機(jī)器探針 實(shí)現(xiàn)細(xì)胞硬度和牽引力原位測(cè)量
2023年01月30日 14:54:57
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點(diǎn)擊量：6203
中美團(tuán)隊(duì)合作共同開(kāi)發(fā)了一種微型機(jī)器探針,，可用于原位測(cè)量細(xì)胞硬度和細(xì)胞牽引力原位測(cè)量,，對(duì)于觀(guān)察細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性具有很大的價(jià)值,。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】近日,，華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物力學(xué)團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心研究團(tuán)隊(duì)與美國(guó)伊利諾伊大學(xué)和科羅拉多大學(xué)的團(tuán)隊(duì)合作,，共同開(kāi)發(fā)了一種微型機(jī)器探針,，用于原位測(cè)量細(xì)胞硬度和細(xì)胞牽引力原位測(cè)量,。
細(xì)胞硬度和細(xì)胞牽引力是細(xì)胞力學(xué)屬性的兩個(gè)重要表征，在細(xì)胞的鋪展,、增殖和分化等方面有著重要影響。目前科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種方法測(cè)量細(xì)胞硬度和細(xì)胞牽引力,。細(xì)胞硬度可利用原子力顯微鏡,、光鑷、細(xì)胞磁力扭曲儀等儀器測(cè)量,，而測(cè)量細(xì)胞牽引力可使用牽引力顯微術(shù),、液滴法、彈性微球等方法,。
然而上述方法只能單一測(cè)量細(xì)胞硬度或細(xì)胞牽引力,，無(wú)法同時(shí)測(cè)量?jī)煞N力學(xué)屬性。而細(xì)胞的力學(xué)屬性在生命活動(dòng)過(guò)程中是動(dòng)態(tài)變化的,，只有在同一位置同時(shí)檢測(cè)細(xì)胞硬度和牽引力,，才能夠更全面地認(rèn)識(shí)細(xì)胞力學(xué)屬性的影響。
同時(shí)測(cè)量細(xì)胞硬度和細(xì)胞牽引力的難點(diǎn)在于這兩種力學(xué)屬性的測(cè)量對(duì)探針的要求是背道而馳的,。測(cè)量細(xì)胞硬度要求探針有足夠的硬度,，從而避免探針發(fā)生形變影響精確性；而測(cè)量細(xì)胞牽引力則要求探針在牽引力作用下能夠發(fā)生形變,。
為解決這一問(wèn)題,，研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種高硬度的微型機(jī)器探針,。該探針由包裹在聚乙二醇凝膠中的鉑-鈷合金的十字架制備而成。十字架在強(qiáng)磁場(chǎng)(2.9T磁共振成像儀)的作用下被磁化,。在較弱的交變磁場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下(10高斯量級(jí)),，整個(gè)探針發(fā)生運(yùn)動(dòng)，探針的運(yùn)動(dòng)可以反映細(xì)胞或組織的硬度,。而用紫外光對(duì)微型機(jī)器探針照射特定的時(shí)長(zhǎng),，探針可以變軟，從而在細(xì)胞牽引力的作用下發(fā)生形變,，根據(jù)形變程度可計(jì)算牽引力的大小,。
微型機(jī)器探針示意圖
在實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)分別利用小鼠黑色素瘤B16細(xì)胞,、斑馬魚(yú)胚胎,、小鼠胚胎細(xì)胞進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并取得了一定成果,。
目前使用這種微型機(jī)器人探針仍有幾個(gè)限制,。例如，由于對(duì)凝膠球體和十字架尺寸的控制以及它們?cè)谖⒛z中心的定位具有高度可變性,，因此可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤,。當(dāng)存在高可變性時(shí)，設(shè)備校準(zhǔn)成為一項(xiàng)要求,。此外,，將兩種測(cè)量類(lèi)型組合用于一個(gè)探針也可能產(chǎn)生誤差，特別是因?yàn)槲⒛z需要用紫外線(xiàn)軟化,。但是這種技術(shù)對(duì)于觀(guān)察細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性仍然具有很大的價(jià)值,。
(資料來(lái)源：華中科技大學(xué)生命與科學(xué)技術(shù)學(xué)院)
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