基于超声的单细胞定量力学加载技术

在重大疾病以及正常组织的发育和重塑过程中,细胞和组织处于复杂的力学微环境中。理解这些复杂的力学行为对细胞的影响有助于理解复杂生理病理变化内部机制,有着重大的科学意义。由于细胞的尺度在十几微米至几十个微米之间,常规的宏观力学加载方法和实验技术无法在细胞力学研究中直接使用,所以研发新的细胞力学加载技术,实现对细胞的高通量的定量力学加载,是开展本研究一直以来所面对的一个问题。超声作为一种动量和能量的载体,能够被声场中的物体吸收、散射和折射,从而在这两者之间发生动量和能量的交换,实现以非接触的方式对声场中的物体施加声辐射力。本研究以超声作为细胞力学加载的手段,通过构建高效和稳定的多波节体波驻波场,实现以非接触的方式对多个仿生细胞以及细胞同时施加相同的力学刺激。发现在超声应力作用下,细胞以及磷脂囊泡可以快速生成磷脂纳米管,为探索细胞的力学信号感受和响应机制提供新的技术支撑。