细胞天秤

尹丹

众所周知，细胞是组成世间万物最基本的单位，不论是庞然大物的巨象，还是身材矮小的蚂蚁，它们都是由成千上万的细胞组成的。研究细胞有助于我们更加深入地了解生物体的特征，促进生物学的发展。随着科技的进步和研究水平的提高，人类虽然对细胞有了些许了解，但是还有许多关于细胞的谜题尚未解开。

要解开细胞的神秘面纱，就必须有创新的研究方法。在2017年11月24日，一种新型的细胞研究技术悄然出现，它就是细胞天秤。

瑞士苏黎世理工学院的丹尼尔·J·穆勒教授是一位生物物理学家，他的研究团队与巴塞尔大学和伦敦大学的研究者合作，开发出全新的细胞天秤。这项新技术不仅使他们能在很短的时间内度量活细胞的重量，还可以监测细胞重量随时间的变化情况。据介绍，这个细胞天秤的精确度可以达到数毫秒和万亿分之一克。

顾名思义，细胞天秤是一种可以测量活细胞的天秤，它的出现为生物细胞研究注入了新的活力。在研究中，细胞在受控的细胞培养皿条件下进行称重，测得的重量约为2～3纳克。天秤的称重臂是一根像芯片一样薄、表面覆盖纤维连接蛋白的透明硅制悬臂，能放到培养皿底部，轻推并拣起单个细胞。这个细胞会悬挂在这根微小悬臂的底面，使科学家能够对其称重。

细胞天秤是如何在称重的同时观察细胞活动的呢？细胞天秤的显微悬臂一端是固定的，会发出一束脉冲蓝色激光，使悬臂发生细微振荡；在悬臂另一端还有一束红外线激光，在细胞悬挂之前和之后对振荡的情况进行测量。通过计算两次振荡之间的差异，就能得到细胞的重量。

通过这项新技术，科学家得以追踪细胞在细胞周期和细胞分裂时的重量变化，以及不同培养基质对细胞重量的影响，甚至能了解细胞被病毒入侵时发生了什么。研究团队已经对这些问题展开了许多实验。研究者称，研究中最值得关注的一個观察结果是，活细胞的重量会连续出现大约1%～4%的起伏，它们或许在调节总重量。研究人员排除了测量误差，证明细胞只有在死亡的时候才会停止这种连续不断的重量变化。毫无疑问，这些结果令研究者十分振奋，因为他们所观察到的现象是前所未见的。

在整个测量过程中，研究人员可以在计算机屏幕上看到细胞重量变化的曲线。通过这一方法，科学家就能监测细胞在一段时间——无论是数毫秒还是数天内的重量动态。整个细胞天秤，包括细胞培养皿，都直接放置在一台高倍数荧光显微镜的载物台上，从而可以在测量的同时，观察并拍摄细胞内部的活动。

细胞重量是非常重要的细胞生理学指标，所以生物学家都十分关注该领域的研究，医学和药学领域的研究者也可以利用该技术观察细胞的病理特征变化，以及药物如何影响细胞生长。令人略感意外的是，材料科学家也对细胞天秤很感兴趣。“对他们来说，这与纳米颗粒的功能性有关。换句话说，这是在改变极小颗粒的表面状态。”研究者马丁内斯·马丁说道。

日前，瑞士公司已经获得专利许可，即将开始生产细胞天秤，不同学科的科学家或许很快就能利用这款新型设备来解决各种科学问题了。

新型的细胞天秤，将会给我们展示一个更加生动形象的微观世界。