Nature | 揭示细胞力量的超分辨率：2D TIRF-SIM-TFM技术突破生物力学研究

这篇文章是关于一种名为二维全内反射荧光超分辨率结构光照明显微镜与牵引力显微镜（2D TIRF-SIM-TFM）的新技术，它用于量化细胞产生的微小且快速变化的力。这项技术通过结合快速二维全内反射荧光（TIRF）超分辨率结构照明显微镜（SIM）和牵引力显微镜（TFM），提高了对细胞力的探测分辨率，使其在空间上提高了超过2倍，在时间上提高了超过10倍。这种技术对于理解健康和疾病中的生物力学和力学生物学至关重要。

主要内容包括：

1. 技术背景：传统的牵引力显微镜（TFM）在探测细胞产生的力方面有限制，尤其是在探测快速和微小变化的力时。

2. 技术改进：通过结合TIRF-SIM和TFM，研究者们开发了2D TIRF-SIM-TFM方法，提高了空间和时间分辨率，使其能够探测到纳米级和亚秒级的力。

3. 实验验证：研究者们通过计算机模拟和活细胞实验验证了2D TIRF-SIM-TFM技术的性能，展示了其在不同生物学系统中的应用，包括宫颈癌细胞、激活的免疫细胞和迁移的三文鱼角质细胞。

4. 技术优势：2D TIRF-SIM-TFM技术提供了细胞和力场的超分辨率结构信息，使得研究者能够观察到细胞产生的微小力，这些力在传统的TFM技术中是难以探测的。

5. 实验结果：实验结果显示，2D TIRF-SIM-TFM技术能够成功地在活细胞系统中量化小尺度和快速变化的力，这对于理解细胞的生物力学功能至关重要。

6. 未来展望：文章讨论了2D TIRF-SIM-TFM技术的潜在改进方向，包括结合参考自由的方法、多色荧光珠子以及扩展到组织层面的应用。

7. 数据可用性：文章提供了数据可用性的信息，指出支持研究结果的数据可以从相应的作者那里获得。

这项研究的重要性在于它提供了一种新的工具，可以更精确地测量和理解细胞如何产生和响应力学信号，这对于生物医学研究具有重要意义。

表 1 基于荧光标记珠方案的 TFM 方法与现有方法的比较总结。

图 1：作为最佳 TFM 分析指南的计算机模拟概述。

图 2：贴壁 HeLa 细胞分离和免疫 RBL 细胞激活过程中的 2D TIRF-SIM-TFM。

图 3：活鲑鱼角膜细胞迁移过程中的 2D TIRF-SIM-TFM。