Nature | 揭示細胞力量的超分辨率：2D TIRF-SIM-TFM技術突破生物力學研究

這篇文章是關于一種名為二維全內反射熒光超分辨率結構光照明顯微鏡與牽引力顯微鏡（2D TIRF-SIM-TFM）的新技術，它用于量化細胞產生的微小且快速變化的力。這項技術通過結合快速二維全內反射熒光（TIRF）超分辨率結構照明顯微鏡（SIM）和牽引力顯微鏡（TFM），提高了對細胞力的探測分辨率，使其在空間上提高了超過2倍，在時間上提高了超過10倍。這種技術對于理解健康和疾病中的生物力學和力學生物學至關重要。

主要內容包括：

1. 技術背景：傳統的牽引力顯微鏡（TFM）在探測細胞產生的力方面有限制，尤其是在探測快速和微小變化的力時。

2. 技術改進：通過結合TIRF-SIM和TFM，研究者們開發了2D TIRF-SIM-TFM方法，提高了空間和時間分辨率，使其能夠探測到納米級和亞秒級的力。

3. 實驗驗證：研究者們通過計算機模擬和活細胞實驗驗證了2D TIRF-SIM-TFM技術的性能，展示了其在不同生物學系統中的應用，包括宮頸癌細胞、激活的免疫細胞和遷移的三文魚角質細胞。

4. 技術優勢：2D TIRF-SIM-TFM技術提供了細胞和力場的超分辨率結構信息，使得研究者能夠觀察到細胞產生的微小力，這些力在傳統的TFM技術中是難以探測的。

5. 實驗結果：實驗結果顯示，2D TIRF-SIM-TFM技術能夠成功地在活細胞系統中量化小尺度和快速變化的力，這對于理解細胞的生物力學功能至關重要。

6. 未來展望：文章討論了2D TIRF-SIM-TFM技術的潛在改進方向，包括結合參考自由的方法、多色熒光珠子以及擴展到組織層面的應用。

7. 數據可用性：文章提供了數據可用性的信息，指出支持研究結果的數據可以從相應的作者那里獲得。

這項研究的重要性在于它提供了一種新的工具，可以更精確地測量和理解細胞如何產生和響應力學信號，這對于生物醫學研究具有重要意義。

表 1 基于熒光標記珠方案的 TFM 方法與現有方法的比較總結。

圖 1：作為最佳 TFM 分析指南的計算機模擬概述。

圖 2：貼壁 HeLa 細胞分離和免疫 RBL 細胞激活過程中的 2D TIRF-SIM-TFM。

圖 3：活鮭魚角膜細胞遷移過程中的 2D TIRF-SIM-TFM。