你想測測細胞與細胞之間的力嗎？Nature Protocols發布了新方法
芬蘭和德國的科學家現在提出了一種高度適應性的技術——微型移液管力傳感器（micropipette force sensors），可以精確地測量各種微米尺寸的生物體施加的力，這一新方法已經發表在國際期刊《Nature Protocols》。
一個活細胞或微生物能施加的力很小，通常不大于幾納米牛頓。相比之下，1納米牛頓是一支巧克力棒重量的十億分之一。然而，對生物體和微生物來說，這些力足以允許細胞貼附一個表面或讓微生物推動自己朝營養方向發展。
芬蘭和德國的科學家現在提出了一種高度適應性的技術——微型移液管力傳感器（micropipette force sensors），可以精確地測量各種微米尺寸的生物體施加的力，這一新方法已經發表在國際期刊《Nature Protocols》。
為了生存和增殖，生物細胞必須成功地適應生存環境條件。它們需要一種機械力：附著于其他細胞或一個表面，最終形成生物膜，一種保護細胞群落免受外部攻擊的結構。例如，許多微生物可以在表面爬行或在液體中游泳，向營養源主動靠近。為了提高我們對微生物如何移動自己的基本認識，我們必須測量有關它們移動的機械力。
Matilda Backholm博士和Oliver B?umchen博士合作描述了測量活細胞和微生物力的工具——微型移液管力傳感器的發明?！拔⑿鸵埔汗芰鞲衅骷夹g的工作原理非常簡單：通過光學觀察校準微型移液管的偏轉，直接測量作用在移液管上的力，”芬蘭阿爾托大學應用物理系研究員Matilda Backholm說。
該微型移液管是一個中空的玻璃針，其厚度大約等于或小于人類頭發的直徑。這項技術最顯著的優點之一是它可以應用于多種生物系統，從單細胞到毫米大小的微生物。
“我們用微生物學中的兩個模型系統證明了該方法的多功能性，這項技術將來肯定可以應用于其他生物系統，”德國Max Planck研究所動力與自組織研究小組負責人Oliver B?umchen說。
“這項技術背后的想法是結合幾種已建立的生物物理技術優勢：我們用一根微型移液管來抓取活細胞，就像體外受精操作一樣，用原子力顯微鏡測量移液管的偏轉來研究機械力，”Bumchen說。
Backholm博士補充了另一個主要優勢：“與其他測量方法相比，我們只需用先進的顯微鏡觀察，就可以高度敏感地檢測出微型移液管的偏轉。這使我們能夠在測量力的同時，以高光學分辨率檢查微生物的形狀和運動。”所有操作，細胞或微生物都是活的、完整的。這允許研究人員測量它們對藥物、營養、溫度和其他環境因素的反應?！傲Φ姆直媛收娴暮茱@著，”B?umchen博士補充說。“隨著技術進步，我們成功地探測到了大約10個皮牛頓的力，這幾乎與原子顯微鏡一樣優秀?！?/span>
研究人員預計，未來他們的方法將走入其他研究型實驗室，以解決大量重要的生物物理問題，旨在更好地了解細胞和微生物的生物學功能和基本物理原理。
Backholm博士指出，這些研究方法確實可以促進生物醫學和生物技術應用：“微型移液管力傳感器技術可能有助于識別抗傳染病藥物，并抑制醫學植入物上生物膜的形成，而這僅僅是這種新方法可能產生重大影響的幾個簡單例子?！?/span>
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原文檢索：Micropipette force sensors for in vivo force measurements on single cells and multicellular microorganisms. Nature Protocolsvolume 14, pages594–615 (2019)
（生物通：伍松）
