近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院近代力學(xué)系、中科院材料力學(xué)行為和設(shè)計(jì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授姜洪源團(tuán)隊(duì)深入研究了細(xì)胞的動(dòng)態(tài)粘附和脫粘過(guò)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(píng)論快報(bào)》上[Phys. Rev. Lett. 118, 208102 （2017）]，博士生楊月華為第一作者，姜洪源為通訊作者。

細(xì)胞粘附是生物學(xué)中的基本現(xiàn)象。理解細(xì)胞粘附和脫粘的力學(xué)生物學(xué)機(jī)制，對(duì)理解細(xì)胞遷移、硬度感知、胚胎發(fā)育、細(xì)胞分化等生命現(xiàn)象并進(jìn)一步指導(dǎo)改進(jìn)細(xì)胞力學(xué)性質(zhì)的測(cè)量方法與精度，具有重要意義。然而，目前的理論和實(shí)驗(yàn)研究總是忽略在動(dòng)態(tài)粘附過(guò)程中的細(xì)胞與周圍環(huán)境的物質(zhì)交換，從而忽略細(xì)胞體積和壓力的變化，把細(xì)胞簡(jiǎn)化為彈性球體或粘性液滴。

在該工作中，姜洪源團(tuán)隊(duì)在前期對(duì)細(xì)胞體積和壓力調(diào)控機(jī)制的研究 （Biophysical Journal, 105:609-619 （2013）） 和細(xì)胞在受限空間內(nèi)的遷移機(jī)制的研究 （Cell. 157: 611–623 （2014）） 的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步將細(xì)胞作為開(kāi)放系統(tǒng)，研究了細(xì)胞體積和壓力調(diào)控如何影響粘附在兩個(gè)平行表面間的細(xì)胞的形貌和動(dòng)力學(xué)。研究人員發(fā)現(xiàn)，取決于粘附能密度、兩個(gè)表面的間距、細(xì)胞的大小和柔性表面的剛度，粘附細(xì)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(xì)胞的動(dòng)態(tài)脫粘過(guò)程是完全不同的，加載速率與細(xì)胞體積調(diào)控之間的競(jìng)爭(zhēng)顯著影響粘附細(xì)胞的力學(xué)響應(yīng)。最后，研究人員發(fā)現(xiàn)，作為開(kāi)放系統(tǒng)，貼壁細(xì)胞的脫粘也受到加載歷史的極大影響。該結(jié)果揭示了細(xì)胞體積是細(xì)胞力學(xué)的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)理解細(xì)胞粘附相關(guān)過(guò)程和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法具有重要意義。