测量单细胞机械性能的显微系统（图）

　　

生物通报道：美国国家标准局（National Institute of Standards and Technology，NIST)研究人员最近发明出一种微电机系统（microelectromechanical system ，MEMS）细胞架，可以测量单个活细胞的机械性能（如粘附表面的能力），有助于研究影响生长、分化等基本细胞功能以及镰刀型贫血、哮喘等疾病的细胞机能。

文章作者、NIST生物工程师David Serrell表示文章中的装置原型，是唯一用于研究一个完整细胞在基质上伸展、附着时的整体机械性能的装置。其它生物机械性能检测方法关注的只是单个细胞成分或者整个组织。

NIST装置的核心是200微米宽的圆形细胞平台，肉眼几乎不可见。在电脑控制下，两个半圆可以分别被拉伸到100微米，分离的作用力可由传感器测量。研究人员拿结缔组织细胞进行实验，将细胞放置在平台的中央，使其伸展、粘附数小时后，再将其缓慢撕开直至分离。实验结果显示，细胞在1500 nanonewtons（1 nanonewtons约为破坏两个原子间的单一化学建的力）外力下与基质分离。

             

图：电镜下NIST研制的测量活细胞机械特征的“细胞拉手”（cell puller）。当细胞在200微米宽的细胞平台上伸展和粘附时，一半平台被缓慢拉动，连接在另一半平台上的传感器测量作用于细胞的力的大小。

NIST研究人员以标准芯片制造技术为基础，自主研发，利硅片制作装置。可以对每个成份的几何图形进行调整，以适应各种细胞类型和实验需要。设备适用于多种研究，如循环应力对细胞的效果，细胞对力的弹性或者是促进细胞粘附的不同蛋白的效力。新版装置由氮化硅制作，氮化硅一种透明材料，可以对细胞内部反应进行实时成像，有助于研究力和细胞机械特征、结构的关系。目前，新版装置刚刚制作完成，还未经过检测。（生物通记者 子元）

参考：D.B. Serrell, T. Oreskovic, A.J. Slifka, R.L. Mahajan and D.S. Finch. A uniaxial bioMEMS device for quantitative force-displacement measurements. Biomedical Microdevices. Available online.