基于BioMEMS微柱矩阵的细胞牵引力测量(英文)

本文综述了基于生物微机电系统(BioMEMS)微柱矩阵的细胞牵引力测量方法。细胞牵引力对于许多生物学过程非常关键,决定着许多细胞功能,包括细胞迁移、细胞外基质构建、信号传导等。细胞通过纳牛顿量级的牵引力使细胞外基质局部变形来探测其机械顺从性。精确测量细胞牵引力大小及分布对细胞生物学、组织工程等生物医学研究具有重要意义。BioMEMS的发展使高深宽比聚二甲基硅氧烷(PDMS)微柱矩阵被开发出来作为传感器用来探测细胞纳牛力学及在体外研究细胞的机械性质。细胞贴附在微柱矩阵顶端,并且在多个柱顶端间延展迁移,这个过程会造成微柱发生如垂直悬臂梁般的弯曲形变。采用这种致密、垂直、离散微柱矩阵结构替代传统测量的连续介质,通过对微柱形变的显微图像处理,细胞牵引力可以被直接定性定量测量,精度可以达到数十nN/μm量级。首先简要介绍了传统细胞牵引力测量方法,接下来着重于论述基于BioMEMS微柱矩阵的测量方法,阐述了其原理、制作工艺、表面处理及细胞实验等。最后对微柱矩阵结构的坍塌问题进行了讨论。