庆熙大学生物医学工程学系教授 Park Giju 与韩国科学技术研究院(KIST)化学生命融合研究中心博士 Kim Soyeon 共同研究团队于2日表示,他们首次在全球范围内发现了超声波会改变细胞质物理性质的现象。
研究团队通过基于共聚焦显微镜的活细胞成像实验,首次在全球范围内发现了低强度超声波会改变细胞质物理性质的现象。该研究成果已发表在国际学术期刊《Ultrasonics Sonochemistry》(影响因子8.4,期刊引证报告前1.6%)上。
低强度脉冲型超声波和低强度聚焦超声波,是利用低强度超声能量对细胞进行无创刺激的超声技术。它们通过诱导骨折治疗、软组织再生、抑制炎症反应、神经调节等过程而发挥治疗作用,被应用于多个领域,但其具体作用机理尚未被明确阐明。
研究团队提出了一个新的假设:超声波在具有黏弹性流体特性的细胞质中传播,会直接影响引发生化反应的生物高分子的扩散。研究团队利用骨肉瘤(SaOS-2)和宫颈癌(HeLa)细胞,在不同超声刺激条件下,于超声刺激前、中、后三个时间点,测量了细胞质内部生物高分子扩散变化以及核—细胞质间输运系数。
实验结果显示,细胞质中生物高分子的扩散在超声波作用下有所增加。超声压力越高、高分子尺寸越大,其扩散速度越快。核—细胞质间输运同样在超声波作用下增加。研究团队首次在学界证明,超声波会对细胞质环境产生直接影响,并表示这意味着通过改变超声照射条件,有可能实现对依赖特定生物高分子扩散速度的特定生化反应的调控。
Park 教授表示:“这一成果有望发展成为一种能够以无创方式激活特定细胞过程或诱导特定细胞信号通路的新型无创细胞刺激技术。”Kim 博士则解释称:“如果能够更加精细地调控该技术,将有望将其应用为控制干细胞或衰老细胞等特定细胞命运或功能的技术。”
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