基于磁悬浮技术的单细胞核密度测定及其在生物医学中的应用

《Biomaterials Advances》：Magnetic levitation-based determination of single-nuclei density

本文创新性地将磁悬浮（MagLev）技术应用于单细胞核密度分析，突破了传统离心法和光学技术（如DHM、ODT）在分辨率、样品完整性和成本方面的局限。通过系统优化顺磁介质浓度和样品加载条件，首次实现了对细胞核这一关键细胞器的精准密度测量，为细胞周期研究、毒性筛查及疾病诊断提供了新型生物物理标记工具。

　　

Highlight

磁悬浮技术首次实现对完整细胞核的密度分析，为亚细胞物理特性研究开辟新途径。通过优化顺磁介质（如Gd³⁺）浓度与样品处理流程，可区分不同细胞系核密度差异，并应用于细胞周期扰动与细胞死亡机制研究。

Magnetic levitation of intact nuclei

我们改造了原本用于细胞分离的无标记磁悬浮平台，使其适用于多种细胞来源的完整细胞核密度分析（图1a）。该系统工作原理为：当 diamagnetic（抗磁性）物体悬浮于顺磁介质中时，磁场梯度（随距离磁体表面而减弱）会将其推向磁场强度较低区域，实现悬浮（图1b、c，补充方法）。通过调整顺磁剂类型（如氯化锰MnCl₂、氯化钆GdCl₃）与浓度，我们确定了适合细胞核悬浮的最佳条件。实验显示，细胞核在悬浮后15分钟内达到平衡高度，其分布可反映密度异质性。

Discussion

基于磁力的细胞操纵技术因其无接触、无标记和生物相容性优势，在生物医学领域备受关注。与既往集中于全细胞水平的研究相比，本研究将磁悬浮技术拓展至亚细胞器（如细胞核）密度分析，为理解核物理特性在细胞状态转换（如癌转移）中的作用提供了新工具。未来可通过整合微流控或自动化成像进一步提升通量，推动其在临床诊断中的应用。

CRediT authorship contribution statement

Muge Anil-Inevi: 原创撰写、实验设计、数据分析；Oyku Sarigil: 实验操作、数据分析；Yagmur Ceren Unal: 实验协助；H. Cumhur Tekin: 方法论支持；Gulistan Mese: 资源协调、研究指导；Engin Ozcivici: 课题设计、资金获取、论文统稿。

Declaration of competing interest

作者声明Engin Ozcivici获得土耳其卫生研究院（TUSEB）基金（编号40754）资助，Oyku Sarigil受土耳其科技研究理事会（TüB?TAK）及高等教育委员会奖学金支持。其余作者无潜在利益冲突。

Acknowledgements

感谢土耳其卫生研究院（TUSEB 40754号基金）、土耳其科技研究理事会（TüB?TAK 2211-A项目）及高等教育委员会（100/2000博士奖学金）的资助；同时致谢?zden Yal??n-Ozuysal教授的技术讨论及伊兹密尔理工学院生物技术中心的仪器支持。