基于全息断层扫描技术,利用含氮空位中心的纳米钻石对细胞内粘度进行量化测定

《ACS Applied Nano Materials》:Holotomography-Based Quantification of Intracellular Viscosity Using Nanodiamonds Containing Nitrogen-Vacancy (NV) Centers

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月14日 来源:ACS Applied Nano Materials 5.8

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   打开图像查看器 摘要 细胞内黏度是一种重要的机械特性

  

细胞内黏度是一种重要的机械特性,能够反映细胞的生理和病理状态,对调节分子运输和细胞器动态起着关键作用。尽管其重要性不言而喻,但由于现有技术的局限性,如光毒性、处理效率低,以及依赖粘弹性近似而非直接测量细胞质黏度,因此要在活细胞中定量且无创地测量细胞质黏度仍然颇具挑战。在此,我们提出了一种无需标记的方法,通过结合基于纳米钻石的粒子追踪技术与无需标记的折射率全息成像技术来量化细胞内黏度。经聚乙烯吡咯烷酮涂层的纳米钻石可通过内吞作用被细胞自动吸收,进而利用全息成像技术进行实时观察,从而能够在不产生光漂白或光毒性的情况下,对单个细胞内的纳米钻石进行长期、高分辨率的追踪。通过对纳米钻石轨迹的均方位移分析,可得出有效扩散系数,再利用斯托克斯-爱因斯坦关系式估算出有效的细胞内黏度。我们通过比较年轻细胞和衰老细胞来验证这一方法,结果发现衰老细胞的细胞内黏度显著升高,这与已知的与衰老相关的细胞质变化一致。总体而言,这项工作为在活的贴壁细胞中定量测定有效细胞内黏度提供了一种可靠且无创的方法,为研究细胞衰老、疾病进展以及亚细胞层面的机械生物学调控提供了可能。

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