用于单细胞粘附力测量的纤维尖端剪切力探针

《ACS Sensors》：Fiber-Tip Shear Force Probe for Single-Cell Adhesion Force Measurements

微型全光纤剪切力探针（FSFP）用于单细胞粘附力生理条件测量，飞秒激光二光子聚合加工实现集成结构，灵敏度2.81 nm/μN，检测限7.1 nN，量程69 μN。实验表明细胞在刚性玻璃基底粘附力增强，胰处理后下降超两倍，并呈现 shuttle形态及致密肌动蛋白分布。这是首个全光纤微力传感器单细胞粘附力准确测量报告，具备柔性、快速、无标记优势，拓展单细胞分析应用。

　　

单细胞黏附研究在细胞生物学中起着至关重要的作用。诸如原子力显微镜（AFM）技术之类的细胞黏附测量方法可用于测量单细胞的黏附力。然而，这些方法存在许多局限性，例如操作复杂或需要标记细胞。在这项研究中，我们提出了一种微型光纤尖端剪切力探针（FSFP），能够在生理条件下准确测量单细胞的黏附力。该剪切力探针的结构基于结构力学原理设计，采用飞秒激光双光子聚合技术在单模光纤的端面整体制造而成，便于进行横向操作。我们建立了FSFP光谱输出与施加力之间的关系，其微力灵敏度为2.81 nm/μN，最小可检测力为7.1 nN。该设备的整体测量范围为69 μN。我们使用FSFP在生理条件下测量了MCF-7乳腺癌细胞的黏附力。与聚合物基底相比，细胞在硬度更高的玻璃基底上的平均黏附力更大。经胰蛋白酶刺激后，细胞的平均黏附力降低了两倍以上。此外，实验表明，细胞在硬度更高的玻璃基底上倾向于呈梭形扩散，并且肌动蛋白纤维的分布更加密集。据我们所知，这是首次使用这种灵活、快速且无需标记的微型全光纤微力传感器来准确测量单细胞黏附力的报告，为单细胞分析开辟了新的途径。