无标签显微镜用于细胞黏弹性成像

许多关键细胞功能依赖于细胞质的黏弹性能。虽然光学捕虫术和原子力显微镜可测量这些特性，但其对局部探针的依赖阻碍了细胞内成像并扰动了细胞的原始行为。无标签显微镜提供了非侵入性替代方案，具备成像能力。然而，带宽限制常将这些技术局限于静态力学特性评估或在太赫兹频率下的测量，这两者都位于通常与细胞黏弹性相关的有趣频率范围之外。本文介绍了一种无标签显微镜，能够在与生物学相关的频率下成像细胞的黏弹特性。该显微镜测量细胞内黏弹性——比前一种无标签方法快二十倍——且采用衍射极限分辨率。测量结果揭示了此前无法接触的特征细节，使细胞质筋丝实现定量黏弹学。我们将该显微镜用于活癌细胞。产生的黏弹图像识别了细胞机械性质的空间变化，使活性和热过程在像素级别被区分，并在受应力下可视化细胞状态随时间的变化。该显微镜还能分辨常规相位敏感成像中不可见的细胞结构，且具有良好对比度。成像细胞内黏弹性和活性的能力为推动基础细胞生物学、癌症研究、临床诊断和药物开发提供了强大的工具。