這篇文章是一篇關于細胞尺度生物力學特性表征的綜述，標題為《Biomechanical Characterization at the Cell Scale: Present and Prospects》，由Francesco Basoli等人撰寫，發(fā)表于2018年11月15日。以下是文章的核心內容：

1. 研究背景：

• 機械生物學領域迅速發(fā)展，需要對細胞機械特性進行穩(wěn)健和可重復的表征。
• 細胞能夠感應周圍環(huán)境的物理化學信號，并觸發(fā)包括細胞生長、增殖、分化、運動甚至凋亡在內的生物力學反應。
• 細胞產生的力調節(jié)多種生物活動，如細胞粘附、信號傳導、生化途徑和代謝功能。

2. 技術平臺：

• 文章回顧了用于探測活細胞機械反應及其與微環(huán)境物理化學相互作用的技術平臺，包括原子力顯微鏡（AFM）基礎方法、光學、磁性和聲學鑷子，以及利用生物材料化學和微制造技術的感受基質。
• 介紹了這些方法的最新進展，并討論了實施這些技術的挑戰(zhàn)。

  表 1.細胞機械表征技術的總結。

3. 細胞力學：

• 細胞是粘彈性的，具有彈性和時間依賴的粘性行為，表現(xiàn)為應力松弛、蠕變、應變率敏感性和滯后現(xiàn)象。
• 介紹了用于細胞力學表征的現(xiàn)代技術方法和機械測試系統(tǒng)，包括理論、實驗和數(shù)值模型的結合。

4. 技術分類：

• 主動刺激方法：測量細胞對機械力應用的反應，如AFM和各種鑷子方法。
• 被動刺激方法：僅能感應細胞產生的機械力，而不施加任何外部力，如微工程平臺和牽引力顯微鏡（TFM）。

5. AFM的應用：

• AFM用于測量生物組織的機械特性，能夠覆蓋組織樣本的生理病理范圍的剛度值，并探測局部細胞-細胞外基質（ECM）的機械相互作用。

6. 鑷子方法：

• 包括光學鑷子（OTs）、磁性鑷子（MTs）和聲學鑷子（ATs），用于操縱單個分子和細胞。

7. 牽引力顯微鏡（TFM）：

• TFM利用具有已知機械特性的彈性基質，通過熒光/共聚焦顯微鏡觀察細胞作用下的基質變形。

8. 微工程平臺：

• 包括基于硅的設備（如微電子機械系統(tǒng)，MEMS）和基于彈性體的設備（如聚二甲基硅氧烷，PDMS），用于測量細胞力。

9. 未來展望：

• 討論了這些技術工具的未來展望和挑戰(zhàn)，以及如何更好地理解活體組織的結構和機械復雜性。

文章強調了在細胞和亞細胞尺度上對生物力學特性進行精確表征的重要性，并探討了各種技術方法的優(yōu)勢和局限性。