近日，中國科學技術(shù)大學工程科學學院近代力學系、中科院材料力學行為和設(shè)計重點實驗室教授姜洪源團隊深入研究了細胞的動態(tài)粘附和脫粘過程，相關(guān)研究成果以 Shape ａnd Dynamics of Adhesive Cells: Mechanical Response of Open Systems 為題，在線發(fā)表在 5 月 19 日的《物理評論快報》上[Phys. Rev. Lett. 118, 208102 （2017）]，博士生楊月華為作者，姜洪源為通訊作者。

細胞粘附是生物學中的基本現(xiàn)象。理解細胞粘附和脫粘的力學生物學機制，對理解細胞遷移、硬度感知、胚胎發(fā)育、細胞分化等生命現(xiàn)象并進一步指導(dǎo)改進細胞力學性質(zhì)的測量方法與精度，具有重要意義。然而，目前的理論和實驗研究總是忽略在動態(tài)粘附過程中的細胞與周圍環(huán)境的物質(zhì)交換，從而忽略細胞體積和壓力的變化，把細胞簡化為彈性球體或粘性液滴。

在該工作中，姜洪源團隊在前期對細胞體積和壓力調(diào)控機制的研究 （Biophysical Journal, 105:609-619 （2013）） 和細胞在受限空間內(nèi)的遷移機制的研究 （Cell. 157: 611–623 （2014）） 的基礎(chǔ)之上，進一步將細胞作為開放系統(tǒng)，研究了細胞體積和壓力調(diào)控如何影響粘附在兩個平行表面間的細胞的形貌和動力學。研究人員發(fā)現(xiàn)，取決于粘附能密度、兩個表面的間距、細胞的大小和柔性表面的剛度，粘附細胞可以是穩(wěn)定的（凸的或凹的）或不穩(wěn)定的（自發(fā)破裂或崩潰）。在此基礎(chǔ)之上，研究人員發(fā)現(xiàn)凸、凹細胞的動態(tài)脫粘過程是完全不同的，加載速率與細胞體積調(diào)控之間的競爭顯著影響粘附細胞的力學響應(yīng)。*后，研究人員發(fā)現(xiàn)，作為開放系統(tǒng)，貼壁細胞的脫粘也受到加載歷史的極大影響。該結(jié)果揭示了細胞體積是細胞力學的一個關(guān)鍵參數(shù)，對理解細胞粘附相關(guān)過程和改進實驗方法具有重要意義。