肥皂泡的光学如何帮助我们了解免疫细胞和癌症的机制

圣安德鲁斯大学的科学家开发出了一种先进的新型显微镜技术，可以彻底改变我们对免疫和癌细胞如何通过身体的理解。 弹性谐振干涉应力显微镜(ERISM)描绘了活细胞在移动，分裂和探测环境时所施加的极弱的机械力。 正如今天自然细胞生物学(2017年6月19日星期一)所述，ERISM解决了人类免疫细胞表面脚状结构所施加的微小力量。这些脚允许免疫细胞找到通往体内感染部位的最快路径。类似的结构可能是癌细胞侵入健康组织的原因，并计划在未来使用ERISM来更多地了解癌症扩散所涉及的机制。

使肥皂泡呈彩虹状外观的物理效应是一种称为薄膜干涉的现象。它基于在肥皂膜两侧反射的光的相互作用。白光组成的不同颜色与薄膜的不同局部厚度相互作用并产生熟悉的彩虹图案。有效地，颜色是肥皂泡表面上每个点处的膜厚度的图像。

可以使用类似的效果来确定细胞施加的力。圣安德鲁斯物理与天文学院的Malte Gather教授解释说：“我们的显微镜记录了由薄而柔软的探头反射的光的非常高的色彩分辨率图像。从这些图像中，我们创建了一个高度精确的厚度图。探头 - 精度达到十亿分之一米。

“如果细胞对探头施加力，则探头厚度会局部变化，从而提供有关所施加力的位置和大小的信息。

“尽管研究人员记录了细胞施加的力，但我们基于干扰的方法提供了前所未有的分辨率，此外还提供了一个内部参考，使我们的技术非常强大且相对容易使用。”

这种稳健性意味着测量细胞力可能很快成为临床诊断的工具。例如，医生可能会发现ERISM方法可以补充现有技术来评估癌症的侵袭性。目前正在努力扩大ERISM在诊所的使用范围。