免校準生物型光鑷解鎖細胞核力學感知奧秘，精準測量成關鍵！

組織的物理微環(huán)境在細胞發(fā)育和穩(wěn)態(tài)過程中扮演著至關重要的角色。然而，單個細胞如何在機械應力和組織內(nèi)物理空間限制下解碼自身幾何形狀信息的機制仍不甚明了。一項發(fā)表于《Science》的研究以斑馬魚為模型，揭示了細胞核作為細胞   "形態(tài)感知器" 的核心功能——通過彈性形變解碼機械信號，調(diào)控細胞收縮與遷移行為。而這一突破性發(fā)現(xiàn)的背后，西班牙Impetux公司研發(fā)的免校準生物型光鑷-SENSOCELL發(fā)揮了關鍵作用，為活細胞內(nèi)細胞器力學特性的精準測量提供了強有力的技術支撐。

圖1   免校準生物型光鑷-SENSOCELL

聚焦核心應用：破解細胞形態(tài)感知的 "黑匣子"

研究發(fā)現(xiàn)，細胞核不僅是細胞內(nèi)最大的細胞器，更是細胞感知形狀變化、調(diào)整行為策略的核心樞紐。細胞行為的變化與細胞核拉伸及內(nèi)核膜（INM）展開密切相關，INM展開會通過激活胞質(zhì)磷脂酶A2（cPLA2）和花生四烯酸（AA）代謝產(chǎn)物的生成，觸發(fā)鈣離子依賴的機械信號傳導通路，進而調(diào)控肌球蛋白II活性，確立了細胞核作為細胞內(nèi)機械測量儀的功能：既能檢測形態(tài)形變，又能直接調(diào)控細胞形態(tài)動力學行為（圖2）。

圖2   細胞核作為細胞形變的彈性機械傳導器，調(diào)控細胞動態(tài)行為

為直接測定細胞核的生物物理特性，研究組通過免校準生物型光鑷-SENSOCELL測量了細胞核力學。將1 μm大小的乳膠微球注入單細胞期胚胎，這些微球在早期卵裂過程中分散至胚胎各細胞內(nèi)部，作為細胞內(nèi)力學探針用于測量細胞核的流變特性（圖3A）。懸浮狀態(tài)細胞與10 μm受限空間內(nèi)細胞的梯形載荷（圖3B-E）顯示，外力作用后首先出現(xiàn)快速初始壓痕并達到峰值力，隨后松弛至非零恒定力平臺期。懸浮細胞（t=6.08±1.1秒）與受限細胞（t=4.00±0.6秒）的松弛時間無顯著差異（圖3D-H），表明存在被動但快速的粘性成分松弛過程。而長時間尺度上的力平臺期對應細胞核的彈性成分（圖3I），與既往研究發(fā)現(xiàn)的細胞核的彈性特征相符，說明其可作為細胞應變傳感器。此外可以觀察到，在持續(xù)60分鐘的機械性細胞形變測量期間（圖3J），內(nèi)核膜（INM）的展開狀態(tài)保持穩(wěn)定，證實內(nèi)核膜拉伸不會隨時間延長而發(fā)生松弛。

圖3   使用光鑷檢測活細胞細胞核的機械性質(zhì)

綜上所述，細胞核如同細胞本體感覺的中樞樞紐，就像人類感知自身姿勢與運動那樣，能夠讓單個細胞精確解讀并響應其三維形態(tài)的變化。細胞受擠壓時，其收縮性與遷移能力的快速提升，賦予了細胞一種迅捷的逃避反射：在受限環(huán)境中，細胞會發(fā)生極化并獲得快速遷移表型，從而能夠逃離狹小空間或擁擠的組織區(qū)域。因此，細胞核使細胞能夠破譯自身形態(tài)變化，并根據(jù)不同組織微環(huán)境調(diào)整自身行為。

Sensocell 光鑷：解鎖活細胞力學測量的 "利器"

要證實細胞核的力學感知功能，關鍵在于精準測量活細胞內(nèi)細胞核的力學特性（如彈性、粘性、形變穩(wěn)定性）。而免校準生物型光鑷-SENSOCELL憑借其優(yōu)勢，成為完成這一任務的核心工具：

• 可以對細胞內(nèi)部的細胞器或者細胞核進行力學操控與測量

• 操作簡單 對細胞無損傷

• 無需校準，直接測力

• 光阱數(shù)目高達256個

• 可以與現(xiàn)有的倒置顯微鏡或者轉盤共聚焦顯微鏡（特定型號）進行聯(lián)合

2025年7月， Quantum Design 中國正式成為西班牙Impetux Optics S.L.公司在中國地區(qū)的授權經(jīng)銷商，負責SiriusXT公司產(chǎn)品在中國市場的推廣宣傳、銷售、技術支持及售后服務！

關于 Impetux Optics S.L.

Impetux Optics S.L.是成立于西班牙的設備制造廠商，主要致力于光鑷及熒光顯微鏡的研發(fā)及生產(chǎn)，其產(chǎn)品Sensocell一經(jīng)推出，就受到了市場的極大關注和認可， 短短幾年在全球就有20多位用戶，在Science，Nature Nano等頂級期刊發(fā)表數(shù)十篇文章。

關于Quantum Design 中國：

Quantum Design中國是美國Quantum Design公司設立的諸多子公司之一。美國Quantum Design公司是先進科學儀器制造商，其研發(fā)生產(chǎn)的一系列磁學測量系統(tǒng)及綜合物性測量系統(tǒng)已成為先進的測量平臺。Quantum Design中國在全權負責美國Quantum Design公司本部產(chǎn)品在中國的銷售及售后技術支持的同時，還致力于和世界范圍內(nèi)物理、化學、生物領域先進科學儀器制造商進行密切合作，幫助中國市場引進更多全球范圍內(nèi)的優(yōu)秀設備和技術，助力中國科學家的項目研究和發(fā)展。

參考文獻：

[1]. Venturini, V., Pezzano, F., Catala   Castro, F., H?kkinen, H. M., Jiménez-Delgado, S.,   Colomer-Rosell, M., ... & Ruprecht, V. (2020). The nucleus measures shape   changes for cellular proprioception to control dynamic cell behavior.   Science, 370(6514), eaba2644.