人體內(nèi)的組織和器官通過(guò)細(xì)胞產(chǎn)生的力來(lái)塑造，推動(dòng)和拉動(dòng)，以“塑造”生物結(jié)構(gòu)。由于麥吉爾大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種新工具，科學(xué)家們現(xiàn)在可以觀察和繪制這些力量。

麥吉爾化學(xué)工程系的助理教授克里斯托弗莫拉斯及其同事開(kāi)發(fā)了球形彈簧狀傳感器，在實(shí)驗(yàn)室的三維組織內(nèi)機(jī)械應(yīng)力下扭曲。傳感器接近構(gòu)成組織的單個(gè)細(xì)胞的大小。利用成像技術(shù)和計(jì)算方法，研究人員能夠計(jì)算導(dǎo)致球體變形的細(xì)胞產(chǎn)生的力。

作為第一個(gè)應(yīng)用，“微球應(yīng)力計(jì)”用于研究聚集在一起形成3D細(xì)胞培養(yǎng)物的細(xì)胞。莫拉斯教授的研究小組觀察到在這一大量細(xì)胞周圍自發(fā)形成張力“皮膚”，使組織保持完整并處于機(jī)械壓縮狀態(tài)。最近在Nature Communications報(bào)道了這些發(fā)現(xiàn)。

“直觀地說(shuō)，一些力量必須用于壓縮球體是有意義的：形狀的任何變化都需要一種力來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。但是，要意識(shí)到'皮膚'中相對(duì)較小的張力水平足以平衡內(nèi)部的大壓縮載荷。組織非常令人驚訝，并證明了相對(duì)較弱的細(xì)胞的協(xié)調(diào)活動(dòng)如何產(chǎn)生巨大的影響，“莫拉斯教授說(shuō)，他也是加拿大先進(jìn)細(xì)胞微環(huán)境研究主席。

他補(bǔ)充說(shuō)，能夠?qū)⑸镂幕械牧α靠梢暬?，可以深入了解?xì)胞與環(huán)境力學(xué)之間復(fù)雜的相互作用。

“測(cè)量多細(xì)胞組織內(nèi)局部力的能力對(duì)于理解發(fā)育過(guò)程至關(guān)重要，并且在開(kāi)發(fā)新型組織工程策略方面具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，”Moraes補(bǔ)充道。