高温刺激下基于数字全息技术的癌细胞形态定量分析

为解决传统细胞观测技术（如光学明场显微镜的二维静态局限、荧光显微镜的光毒性和低时间分辨率问题），研究人员开展了一项基于数字全息技术（Digital Holography）的定量分析研究。通过追踪高温（37–42℃和60℃）刺激下HeLa细胞与人类宫颈上皮细胞（HCECs）的厚度与体积变化，揭示了癌细胞独特的形态热响应过程，并确定了HeLa细胞的高温效应阈值与暴露时长。该技术为优化个性化癌症热疗方案提供了新工具。

　　

在临床医学的癌症组织诊断中，细胞形态是评估生理活动行为的关键指标。随着热疗（Hyperthermia）作为癌症辅助治疗手段的兴起，量化高温过程中细胞形态变化对疗效反馈至关重要。传统光学明场显微镜仅能二维静态观测，而荧光显微镜存在光毒性（Phototoxicity）和低时间分辨率缺陷。为此，本研究创新性引入数字全息技术（Digital Holography），通过光折射率与相位差精准量化细胞厚度和体积。

实验系统分析了HeLa细胞（宫颈癌细胞系）与人类宫颈上皮细胞（HCECs）在37–42℃（渐进温区）和60℃（高温冲击）下的动态形态变化。数字全息技术成功实现细胞三维参数的连续追踪，首次捕捉到两类细胞差异化的热响应模式：HeLa细胞在特定温度阈值（如42℃）下呈现显著体积收缩，而HCECs则表现出更强耐热性。研究不仅验证了HeLa细胞更高的温度敏感性，还精确锁定了其形态突变的临界暴露时长。

这项技术突破为癌症热疗方案优化提供了全新维度——通过无标记、高时空分辨的细胞形态定量分析，未来可指导个性化治疗的温度-时间参数设计，推动精准医疗发展。