肥皂泡的光學(xué)如何幫助我們了解免疫細(xì)胞和癌癥的機(jī)制

圣安德魯斯大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種先進(jìn)的新型顯微鏡技術(shù)，可以徹底改變我們對(duì)免疫和癌細(xì)胞如何通過(guò)身體的理解。彈性諧振干涉應(yīng)力顯微鏡(ERISM)描繪了活細(xì)胞在移動(dòng)，分裂和探測(cè)環(huán)境時(shí)所施加的極弱的機(jī)械力。

正如今天自然細(xì)胞生物學(xué)(2017年6月19日星期一)所述，ERISM解決了人體免疫細(xì)胞表面腳狀結(jié)構(gòu)所施加的微小力量。

這些腳允許免疫細(xì)胞找到通往體內(nèi)感染部位的最快路徑。類似的結(jié)構(gòu)可能是癌細(xì)胞侵入健康組織的原因，并計(jì)劃在未來(lái)使用ERISM來(lái)更多地了解癌癥擴(kuò)散所涉及的機(jī)制。

使肥皂泡呈彩虹狀外觀的物理效應(yīng)是一種稱為薄膜干涉的現(xiàn)象。它基于在肥皂膜兩側(cè)反射的光的相互作用。白光組成的不同顏色與薄膜的不同局部厚度相互作用并產(chǎn)生熟悉的彩虹圖案。有效地，顏色是肥皂泡表面上每個(gè)點(diǎn)處的膜厚度的圖像。

可以使用類似的效果來(lái)確定細(xì)胞施加的力。圣安德魯斯物理與天文學(xué)院的Malte Gather教授解釋說(shuō)：“我們的顯微鏡記錄了由薄而柔軟的探頭反射的光的非常高的色彩分辨率圖像。從這些圖像中，我們創(chuàng)建了一個(gè)高度精確的厚度圖。探頭 - 精度達(dá)到十億分之一米。

“如果細(xì)胞對(duì)探頭施加力，則探頭厚度會(huì)局部變化，從而提供有關(guān)所施加力的位置和大小的信息。

“盡管研究人員記錄了細(xì)胞施加的力，但我們基于干擾的方法提供了前所未有的分辨率，此外還提供了一個(gè)內(nèi)部參考，使我們的技術(shù)非常強(qiáng)大且相對(duì)容易使用。”

這種穩(wěn)健性意味著測(cè)量細(xì)胞力可能很快成為臨床診斷的工具。例如，醫(yī)生可能會(huì)發(fā)現(xiàn)ERISM方法可以補(bǔ)充現(xiàn)有技術(shù)來(lái)評(píng)估癌癥的侵襲性。目前正在努力擴(kuò)大ERISM在診所的使用范圍。

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