研究目的
开发一种改进的纤维探针传感器，用于定量表征多种细胞状态下细胞核的杨氏模量，实现原位高精度无损测量。
研究成果
开发的MFP传感器能够对多种细胞状态下的核杨氏模量进行高精度、无损的原位测量，展现出核力学研究的多功能性和稳健性，有望用于理解细胞生理学和病理学。
研究不足
MFP传感器的制备耗时较长（每个探针约需4小时）。穿透核膜的的成功率为52%，表明可靠性方面仍有改进空间。由于探针尖端细长，该方法可能导致超弹性应变硬化，从而影响测量精度。
1：实验设计与方法选择：
本研究设计了一种改良纤维探针传感器（MFP传感器），其具有尖锐针尖和降低的刚度，用于通过原子力显微镜（AFM）进行核力学原位测量。数据分析采用赫兹模型。
2：样本选择与数据来源：
使用含FBS和青霉素-链霉素的DMEM培养基培养处于不同状态（非贴壁、贴壁、早期凋亡）的NIH3T3细胞。通过AO/EB染色评估细胞活性。
3：实验设备与材料清单：
AFM系统、MFP传感器、xyz微定位平台（MS-I，Newpoint，美国）、xyz纳米定位平台（nPoint NPXY60Z20-257，美国）、带激光发生器（57-106，Edmund，美国）和PSD（QP10-6 TO8s SD2，First Sensor）的光束偏转系统、双振荡控制器（Dual-OC4，Nanonis GmbH）、光学显微镜、FIB/SEM系统（Helios NanoLab 600i）、标准硅珠、培养皿（Cell Culture Dish 430165，Corning）、AO/EB染色液（CA1140，Solarbio）。
4：实验流程与操作步骤：
培养并染色细胞；通过FIB蚀刻制备MFP传感器并组装；校准刚度和灵敏度；使用配备俯视和侧视功能的AFM装置测量不同状态细胞的力-位移曲线。
5：数据分析方法：
采用适用于圆柱形针尖的赫兹模型分析力-位移数据计算杨氏模量，泊松比假设为0.5。
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xyz nanopositioning stage
NPXY60Z20-257
nPoint
Provides sub-nanometer motion for precise sample positioning.
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laser generator
57-106
Edmund
Part of the optical beam deflection system for detecting force applied on the MFP sensor.
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Petri dish
430165
Corning
Used for cell culture in the experiments.
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xyz micropositioning stage
MS-I
Newpoint
Used for mounting and positioning the MFP sensor in the experimental setup.
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position sensitive detector
QP10-6 TO8s SD2
First Sensor
Detects laser beam deflection to measure force in the OBD system.
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dual oscillation controller
Dual-OC4
Nanonis GmbH
Used to calibrate the oscillating frequency shift and amplitude of the MFP sensor.
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FIB/SEM system
Helios NanoLab 600i
Used for fabricating the MFP sensor by focused ion beam etching.
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AO/EB staining solution
CA1140
Solarbio
Used for staining cell nuclei to assess viability.
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