當前位置:首頁?>>?基金要聞?>>?資助成果

 

    我國學者利用基于壓電光電子學效應的納米“天線”陣列實現心肌細胞實時動態力成像

    日期 2021-06-23   來源:信息科學部   作者:馮帥 江天 孫玲  【 】   【打印】   【關閉

    圖1 通過InGaN/GaN多量子阱的納米線構建細胞牽引力與光致發光強度變化關系以及強度時域變化

      在國家自然科學基金項目(批準號:61875015、51872031、82001982)等資助下,北京納米能源與系統研究所李舟研究員、翟俊宜研究員、王中林院士團隊與合作研究團隊共同研制出對心肌細胞實時動態力成像的壓電光電子學效應納米“天線”陣列。研究成果以“壓電光電子學效應納米天線陣列對活細胞牽引力的動態實時成像(Dynamic real-time imaging of living cell traction force by piezo-phototronic light nano-antenna array)”為題,于2021年5月26日發表在《科學?進展》(Science Advances)上,論文鏈接:https://advances.sciencemag.org/content/7/22/eabe7738。

      細胞在運動、遷移、收縮、舒張和拉伸的過程中都會產生細胞牽引力(cell traction force, CTF)。這些力極其微小,卻與生化信號一起協同有序地調控生命過程,在細胞增殖、分化、凋亡、腫瘤發生轉移、傷口愈合以及胚胎發育中發揮關鍵作用。然而,如何實現高空間/時間分辨率、實時動態的活細胞牽引力測量是細胞生物學研究面臨的一個巨大挑戰。

      針對這一挑戰,合作研究團隊基于壓電光電子學效應提出一種超高空間分辨率實時測量活細胞力分布的方法。他們在透光的藍寶石襯底上制備出具有壓電光電子學效應的InGaN/GaN多量子阱納米線陣列,其中,納米線的直徑和高度分別為150 nm、1500 nm,陣列間距為800 nm,空間分辨率達到31750 dpi;將待測心肌細胞培養在納米“天線”陣列上,通過心肌細胞的收縮和舒張運動在量子阱界面處產生壓電電荷,從而調制量子阱的光致發光強度,獲得細胞牽引力與光致發光強度變化量之間的對應關系,并利用激光共聚焦顯微鏡(confocal microscopy)對納米天線陣列光致發光過程進行觀測,從而實現了對心肌細胞牽引力的實時動態高空間分辨率成像(圖1)。

      研究工作為心血管疾病的臨床研究提供了新的研究方法和平臺,有助于深入理解心肌細胞的生物力學特性以及心肌細胞之間、心肌細胞與胞外基質相互作用,對疾病檢測、藥物篩選、組織工程和再生醫學研究具有重要價值。




高清偷拍亚洲精品三区