高通量、自动化单细胞力谱测定！多功能单细胞显微操作全新技术助力单细胞力学研究

研究现状

单程细胞具有复杂生物学性质，它们通过细胞外基质ECM形成紧密的细胞与基质细胞与细胞连接，诸如上皮细胞通过这种特殊的链接方式构成了屏障层保护人体免受外界损伤。因此细胞之间以及细胞基底的粘附力测定对于研究细胞粘附蛋白的机制有着重要意义。使用力学工具测量细胞间以及细胞与基质之间的粘附力始终不是一件容易的事情。首先，由于细胞与基质的作用力仅为nN级别，因此需要力学精度较高的设备才能够测量，而且在这其中较为适合的工具为原子力显微镜（AFM）。原子力显微镜能够提供纳米级别的操作精度并可测量从pN~nN范围的力谱。但是受制于AFM探针本身的限制，需要借助修饰手段才能够让细胞与探针固定到一起，这个过程十分繁琐，并且由于需要大量手工操作很难实现高通量的测量。而不同的细胞由于细胞异质性使得要想确定粘附力需要较多样本才能获得相对准确的值，无法实现高通量测量直接限制了原子力探针在细胞粘附力上的应用。

多功能单细胞显微操作FluidFM技术

多功能单细胞显微操作FluidFM技术的出现改变了这一现状，它使用特殊的中空探针能够轻松地通过负压抓取细胞，取得和AFM近似精度的数据，无需在探针上进行任何修饰，不会改变细胞表面的任何通路，从而能够得到接近细胞原生的数据。在实验结束后能够通过正压快速丢弃用过的细胞，具备很高的自动化，能够快速测量细胞粘附力。

使用FluidFM对细胞操作的基本流程

FluidFM在粘附力测量上具备显著优势。如图所示，FluidFM能够通过负压将细胞吸附到原子力探针的末端，通过高精度位移台的控制将细胞从基底上分离，并且同时记录FD曲线。通过FD曲线能够获得最 大粘附力Fmax和粘附能量Emax。通过高度自动化的控制系统能够在短时间内测量大量细胞粘附力，评估细胞群体分布以及细胞间差异，并且可有效避免传统粘附力测量因准备时间过长而错过最 佳测量时间导致的细胞粘附力改变，得到更为精 准的结果。