用于细胞动态机械刺激与实时成像的大挠度磁人工纤毛平台

《Lab on a Chip》：A Magnetic Artificial Cilia Platform for Dynamic Mechanical Stimulation of CellsOpen Access

　　

机械力在调节细胞行为方面发挥着关键作用，动态变化的机械信号在体内调控着形态发生、伤口愈合和癌症进展等过程。然而，目前缺乏能够在实时成像条件下实现局部、动态且可调机械刺激的平台。在此，我们提出了一种大挠度磁人工纤毛（ldMAC）平台，该平台能够在高时空可控性的条件下对细胞进行动态微尺度机械刺激。ldMAC阵列通过飞秒激光加工和磁性聚合物的热压成型技术制造，所得到的ldMAC结构坚固耐用，在自制紧凑型永磁体驱动系统的激励下，其尖端偏转幅度可达25 μm，位移量较大多数已报道的磁性支柱平台提高了数倍。该装置兼容标准细胞培养条件和活体荧光显微镜，这是传统驱动系统由于其笨重和复杂特性而通常难以实现的功能。以人真皮成纤维细胞为研究对象，我们证明ldMAC激励可引起细胞形态改变而不影响细胞活力。通过ldMAC周期性偏转进行动态刺激会导致细胞向更紧凑的球形表型转变，伴随细胞面积减小。时间序列成像显示，受刺激后细胞会主动重组细胞骨架结构并减少纤毛附着的数量，类似于应变回避行为。与现有方法相比，本文提出的平台独特地将局部化、动态、可控的激励与实时成像相结合，且以紧凑、易用的格式呈现。重要的是，该平台能够实现ldMAC的主动可逆形变，并且频率和幅度可独立调节。该方法为研究细胞对动态机械环境的响应提供了一种实用工具，并为机械生物学研究开辟了新的可能性。

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? 2026 作者所有。由皇家化学会出版

2026

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