完全悬浮生物细胞的力学流动性

单个生物细胞的力学特性被用于识别并可能利用细胞或细胞群体之间有趣的差异。流动性——归一化到弹性固体或粘性液体极值的滞后性——可以从细胞的多种流变测量中提取并进行比较：蠕变柔量随时间的变化、复模量随频率的变化，以及相位滞后随频率的变化。由于有多种策略可用于获取这一无量纲属性，流动性可以作为区分细胞群体和理解软物质可变形性物理起源的有用且稳健的参数。在此，针对通过光拉伸在悬浮状态下发生形变的三种截然不同的真核细胞类型，我们考察了在约 1 s 的时间尺度上流动性对化学和环境影响的依赖关系。我们发现，在结构阻尼（幂律或分数导数）模型下，流动性的估计在时域和频域中是一致的，但在同等复杂度的集总元件（弹簧-阻尼器）模型下则不一致；后者会预测出虚假的时间常数。尽管化学交联会抑制流动性，我们发现细胞中三磷酸腺苷（ATP）的消耗并未引起该参数的可测量的改变，因此得出结论：在悬浮细胞的线性粘弹性形变过程中，活跃的 ATP 驱动事件并非流动性的关键促成因素。最后，利用光拉伸产生近瞬时细胞温度升高的能力，我们确立了流动性随温度升高而增加——这一测量是在完全悬浮、可分选的细胞中进行的，排除了细胞-基底粘附这一复杂因素的干扰。