Combining micropipette and atomic force microscopy for single-cell drug delivery and simultaneous cell mechanics measurement

细胞力学特性与细胞生理病理变化过程及机体健康状态密切相关， 研究细胞力学特性对于揭示生命活动内在机制具有重要科学意义. 原子力显微镜(AFM)的出现为单细胞研究提供了新的技术手段， 它不仅可以在溶液环境下对单个活细胞的形貌结构进行高分辨率成像， 还能够对细胞力学特性进行定量测量. 基于AFM的单细胞力学特性研究在过去的数十年中取得了巨大的成功， 为细胞生理病理行为带来了大量新的认识， 已成为生命科学领域的重要研究方法. 然而， 由于AFM探针自身难以进行药物递送， 目前在超微量药物刺激下的AFM细胞力学特性实时探测方面仍然面临巨大挑战. 本文通过将微针与AFM结合， 发展了可对单细胞进行精准药物激励及力学特性同步测量的方法. 首先搭建了基于微针的细胞显微注射系统， 分析了微针针尖孔径尺寸对细胞注射的影响， 并实现了对单个活细胞的荧光染液有效递送. 在此基础上， 结合微针注射和AFM压痕技术， 建立了超微量化学刺激前后细胞力学特性测量过程. 最后， 利用所建立的方法研究了化疗药物刺激下的单细胞力学特性实时变化. 研究结果为精准激励下的单细胞力学特性同步探测提供了新的方法和思路， 对于生命科学研究具有潜在积极意义.