量化生物環(huán)境（如細胞內(nèi)部）和復(fù)雜流體（如生物分子凝聚物）的機械反應(yīng)將有助于更好地理解細胞分化和衰老，并加速藥物發(fā)現(xiàn)。于此，巴塞羅那科學(xué)技術(shù)學(xué)院Michael Krieg、西班牙impetux細胞力學(xué)光鑷公司Paolo-Antonio Frigeri等研究人員提出了分時光鑷微流變學(xué)來確定生物材料的頻率和年齡依賴性粘彈性。
該方法涉及將單個激光束分成兩個近乎瞬時的分時光阱，以同時進行力和位移測量，并量化五十倍頻范圍內(nèi)從毫帕到千帕的機械性能。為了創(chuàng)建實用且穩(wěn)健的納米流變儀，研究人員利用數(shù)值和分析模型來分析與理想行為的典型偏差，并提供解決方案來解釋這些差異。研究人員通過測量MEC-2氣孔蛋白和CPEB4生物分子凝聚物的液固相轉(zhuǎn)變，并量化斑馬魚祖細胞細胞胞內(nèi)區(qū)室的復(fù)雜粘彈性特性，證明了該技術(shù)的多功能性。
在秀麗隱桿線蟲中，研究人員發(fā)現(xiàn)了核膜蛋白LMN-1層粘連蛋白A、EMR-1 emerin和LEM-2 LEMD2的突變是如何在人體衰老過程中軟化腸細胞的細胞質(zhì)的，這些突變會導(dǎo)致人類過早衰老。研究人員證明，分時光鑷微流變學(xué)提供了細胞和蛋白質(zhì)混合物內(nèi)部材料特性的快速表型，可用于生物醫(yī)學(xué)和藥物篩選應(yīng)用。
參考文獻：
Català-Castro, F., Ortiz-Vásquez, S., Martínez-Fernández, C. et al. Measuring age-dependent viscoelasticity of organelles, cells and organisms with time-shared optical tweezer microrheology. Nat. Nanotechnol. (2025).
https://doi.org/10.1038/s41565-024-01830-y
