光力刺激下生物细胞与基底间的相互作用在细胞粘附、变形、凋亡等生命活动中具有重要作用。因此，有必要深入探索光力刺激下细胞-基底间的相互作用以进一步揭示外界刺激下细胞-基底界面处细胞底膜的动态变化机制。针对此问题，西北工业大学物理科学与技术学院赵建林教授课题组与西北工业大学生命学院合作，提出将光镊与表面等离子体共振全息显微镜相集成，以实现光力作用下细胞-基底间相互作用及其变化的全场动态无损测量。相关成果以“Optical tweezers integrated surface plasmon resonance holographic microscopy for characterizing cell-substrate interactions under noninvasive optical force stimuli”为题发表于国际重要学术期刊《Biosensors and Bioelectronics》（DOI: 10.1016/j.bios.2022.114131）上。这是该课题组近期发表于该期刊的第二篇相关工作。物理科学与技术学院2016级博士生戴思清为论文第一作者，张继巍副教授、邸江磊副教授和赵建林教授为共同通信作者。

表面等离子体共振全息显微术，兼具表面等离子体共振显微术非侵入、高灵敏度特性以及数字全息术对光波复振幅进行实时、宽场测量的优势，可对近场区域处样品物性参量的微小变化进行高灵敏度测量。光镊利用光波的散射力和梯度力可对样品进行非侵入、灵活的操控，在生物领域具有广泛应用。该课题组前一篇论文的主要工作是利用自主研制的表面等离子共振全息显微镜实现了对细胞贴壁间隙及其演变过程的实时和宽视场成像。这一次，他们通过将光镊引入表面等离子共振全息显微镜，进一步实现了在光镊对生物细胞施加灵活力学刺激的同时，对细胞与基底之间相互作用过程的宽场实时测量。

研究结果表明，对于悬浮生物细胞，该集成系统可对施加于近场区域处细胞的光学力进行定量表征。当集成系统对贴壁细胞进行直接力学刺激时，细胞与基底间的距离产生非单调变化。因此，该光镊-表面等离子体共振全息集成系统可成为一种研究施加力学刺激时不同生物样品如细胞器、蛋白质、DNA等在界面处行为的有力工具。

上述研究工作得到了国家自然科学基金重大科学仪器研制项目（61927810）等的资助。

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956566322001713

(文图：戴思清、张继巍；审核：毛东)