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哈尔滨医科大学最新癌症研究成果
来自哈尔滨工业大学，哈尔滨医科大学的研究人员跨学科完成了卵巢癌细胞(UACC1598)和结肠癌细胞(NCI-H716)微切削逐层去除，证明了这种这种微切削去除方法可以测量细胞内部细胞骨架细胞器等各结构的力学特性，为疾病的诊断和治疗提供更精确的实验数据。这一研究成果公布在最新一期《科学通报》上。
细胞对外界刺激的响应主要依赖于细胞骨架, 细胞骨架由各种尺寸与刚度不同的细丝网组成。利用原子力显微镜(AFM)探针研究细胞表面力学特性, 只能测量在细胞骨架支撑下细胞表面的弹性模量, 而将细胞材料逐层去除后可以测量细胞内部骨架和细胞器的弹性模量, 得到细胞内部弹性模量的分布。这种测量方法可以使我们对细胞的力学特性有一个更全面的了解, 为细胞病理学及各种疾病的研究提供更详细的实验依据，因此, 对细胞内部力学特性的研究是十分必要的。
在这篇文章中，研究人员利用原子力显微镜(AFM)纳米加工系统对细胞进行微切削加工, 并应用Hertzian理论对原子力显微镜纳米加工中的单晶硅针尖与细胞之间的接触机理进行分析. 在纳牛级载荷下, 将细胞材料逐渐去除后测量细胞内部各点的弹性模量分布, 得到细胞内部各点的微观形貌和弹性模量。
由于不同细胞的结构和机械性质的差异, 研究人员发现相同的加载力对不同的细胞材料进行切削加工时, 细胞和针尖之间的接触压力和针尖在细胞上的切入深度差异较大。细胞表面微切削去除范围为 8um×8um, 在细胞上逐层去除材料时的加载力从 17.523到 32.126uN逐渐增大, 去除后对每层不同位置进行弹性模量测量, 得到细胞内部弹性模量分布, 细胞内部弹性模量与细胞表面弹性模量差分别为卵巢癌细胞 0.288±0.08 kPa, 结肠癌细胞 0.376±0.16 kPa。
这项研究利用AFM测量得到细胞表面和内部弹性模量，并提出了一种利用 AFM 对细胞进行逐层切削来测量细胞内部弹性模量的新方法。通过计算得到, Hertzian理论对计算 AFM 加工过程中的力学特性同样有效。
研究人员对AFM的测量结果进行研究和分析得到, 细胞表面弹性模量和内部平均弹性模量差异较大, 引起这种差异的主要因素是细胞内部结构的复杂性. 这种内部力学特性的测量方法将为癌症的诊断提供更精确的手段。
将细胞材料逐层切削后测量细胞内部各点弹性模量, 经过统计分析可以更精准地对比各种细胞弹性模量的差别, 排除了实验点选取不当造成的误差, 为各种疾病的诊断提供可靠依据. 这种微切削加工技术可能为癌症的检测和治疗提供更精确和可靠的方法。研究人员表示，在进一步研究中, 将应用其他微观成像仪器对细胞微观力学特性进行检测。
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