免校準生物型光鑷SENSOCELL助力細胞核力學感知研究

組織的物理微環境在細胞發育和穩態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   "形態感知器" 的核心功能——通過彈性形變解碼機械信號，調控細胞收縮與遷移行為。而這一突破性發現的背后，西班牙Impetux公司研發的免校準生物型光鑷-SENSOCELL發揮了關鍵作用，為活細胞內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：破解細胞形態感知的 "黑匣子"

研究發現，細胞核不僅是細胞內最大的細胞器，更是細胞感知形狀變化、調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核膜（INM）展開密切相關，INM展開會通過激活胞質磷脂酶A2（cPLA2）和花生四烯酸（AA）代謝產物的生成，觸發鈣離子依賴的機械信號傳導通路，進而調控肌球蛋白II活性，確立了細胞核作為細胞內機械測量儀的功能：既能檢測形態形變，又能直接調控細胞形態動力學行為（圖2）。

圖2   細胞核作為細胞形變的彈性機械傳導器，調控細胞動態行為

 
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部，作為細胞內力學探針用于測量細胞核的流變特性（圖3A）。懸浮狀態細胞與10 μm受限空間內細胞的梯形載荷（圖3B-E）顯示，外力作用后首先出現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），與既往研究發現的細胞核彈性特征相符，說明其可作為細胞應變傳感器。此外可以觀察到，在持續60分鐘的機械性細胞形變測量期間（圖3J），內核膜（INM）的展開狀態保持穩定，證實內核膜拉伸不會隨時間延長而發生松弛。

圖3   使用光鑷檢測活細胞細胞核的機械性質

 
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：在受限環境中，細胞會發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域。因此，細胞核使細胞能夠破譯自身形態變化，并根據不同組織微環境調整自身行為。

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細胞核的力學特性（如彈性、粘性、形變穩定性）。而免校準生物型光鑷-SENSOCELL憑借其特有優勢，成為完成這一任務的核心工具：

• 可以對細胞內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
• 光阱數目高達256個
• 可以與現有的倒置顯微鏡或者轉盤共聚焦顯微鏡（特定型號）進行聯合

 
2025年7月， Quantum Design 中國正式成為西班牙Impetux Optics S.L.公司在中國地區的授權經銷商，負責SiriusXT公司產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.是成立于西班牙的高端設備制造廠商，主要致力于光鑷及熒光顯微鏡的研發及生產，其產品Sensocell一經推出，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等頂級期刊發表數十篇文章。

關于Quantum Design 中國：

Quantum Design中國是美國Quantum Design公司在全世界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，其研發生產的一系列磁學測量系統及綜合物性測量系統已成為先進的測量平臺。Quantum Design中國在全權負責美國Quantum Design公司本部產品在中國的銷售及售后技術支持的同時，還積極致力于和世界范圍內物理、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的優秀設備和技術，助力中國科學家的項目研究和發展。

參考文獻：
 [1]. Venturini, V., Pezzano, F., Catala   Castro, F., Häkkinen, 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.

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