一种简化校准光镊的方法

测量活细胞内的生物力学特性需要微创方法。光镊是一种特别吸引人的工具。他们利用光的动量来捕获和操纵微或纳米级粒子。由Münster(德国)大学的Cornelia Denz教授带领的研究小组，现已开发出一种简化的方法，用以校准所研究系统内的光镊。意大利帕维亚大学的科学家也参与了研究。该研究结果发表在《科学报告》杂志上。

该校准确保不同样品和不同设备的测量结果具有可比性。在粘弹性介质中标定光镊的一种最有前途的技术是所谓的主动-被动标定。这涉及到确定被调查样品的变形能力和光镊的力量。研究小组现在已经进一步改进了这种方法，使测量时间缩短到几秒钟。优化后的方法为表征活细胞的动态过程提供了可能。这些不能用更长的测量来研究，因为细胞在测量过程中会自我重组并改变它们的属性。此外，缩短测量时间还有助于减少光致加热对生物样品造成损害的风险。

显微镜下用光镊夹住的微粒。有的粒子插图(放大)；红色部分是使用的红外激光器发出的光。

简而言之，进行校准的基本程序如下：将微米或纳米大小的颗粒嵌入在显微镜台上的粘弹性样品中。快速和精确的纳米级位移的样品阶段导致光学捕获粒子振荡。通过测量折射的激光，可以记录样品位置的变化，这样就可以得出关于其性质的结论，如刚度。这通常在不同的振荡频率下依次进行。由科妮莉亚·登茨(Cornelia Denz)和Münster研究小组的博士生兰希尔·库马尔(Randhir Kumar)领导的团队，现在在一个很宽的频率范围内同时在几个频率上进行了测量。这种多频方法缩短了几秒钟的测量时间。科学家们用不同浓度的甲基纤维素水溶液作为样本。它们具有与活细胞相似的粘弹性。

活细胞和组织的刚度、粘度和粘弹性等生物力学特性在细胞分裂、细胞迁移、细胞分化和组织模式等许多重要的细胞功能中起着至关重要的作用。活细胞的这些特性也可以作为疾病进展的指标。例如，癌症的发生和发展通常伴随着细胞刚度、粘度和粘弹性的变化。

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