新型纳米级光纤应力传感器：用于分子和细胞水平机械探测

大多数生物过程的基础是独有的纳米生物力学事件，有助驱动反应和指导化学途径。这些小的作用力线索有可能很错综复杂且无法追踪，但它们是环境号召和保持生命的简单部分。随着超强灵敏纳米形变仪器的大大发展，在体外甚至体内仔细观察，测量和操控这些作用力额过程仍然是一个持续目标，以便更加全面地理解生物力学现象。

图1NOFT系统阐述。a，胡克定律可用作仿真NOFT平台的号召。随着薄膜的传输，聚合物包层的弹簧常数以及NP的衍射强度减少。b，制取NOFT装置的总体工作流程：SnO2波导制备；可压缩聚合物移植物的产生；金纳米颗粒的吸附；远场光学，数据采集和分析目前，有可能取得从单个分子到更大的细胞结构和的组织的动态信息。

然而，由于力反馈机制和有源元件，增大纳米机械传感器的尺寸依然具备挑战性。具备灵活的力传感器可以使很多测量获得构建，还包括细胞内监测，微创观测和高分辨率检测。理想情况下，传感器充足小以使炎症反应最小化，同时具备高分辨率和同时追踪多个力学事件的能力。

和尺寸某种程度最重要的是以有所不同模式操作者并检测各种类型的纳米力特征的能力。例如，在必要认识模式下，传感器将需要感应器起到在其上的微力，但是，具备非认识模式也是不利的，其中传感器检测诸如源于体积变化或移动质量的声波之类的信号。为此，必需将传感器设计成与声波相互作用并产生低于噪声水平的可检测信号。这些新型超强灵敏力传感器的构建必须新方法和创意工程。

目前必须研发具备低空间分辨率和力分辨率以及需要在各种生物环境中操作者的超强灵敏纳米机械仪器。图2用作检测纳米机械信号的NOFT操作者。a，设置为检测力学或声学特征时的NOFT系统的一般示意图。

声信号的数据处理还包括搜集的衍射信号的傅立叶转换（FT）。b，在平均值信号(方差系数)上衍射信号与不存在或不不存在细菌的NOTF装置的平均值衍射信号之比。

c，来自不存在和不不存在心肌细胞的NOFT装置的光衍射信号的FT近日，加利福尼亚大学圣地亚哥大学的科学家明确提出一种具备亚皮牛顿力灵敏度和纳米尺度的紧凑型纳米纤维光学形变传感器（NOFT），为探寻生物分子系统内的简单力学现象铺平了道路。NOFT平台还包括SnO2纳米纤维光纤，其配有有填满有等离子体纳米粒子(NPs)的薄、可压缩聚合物包层。这种人组容许通过追踪NP与光纤的近场相互作用时的光学衍射来分析NP的埃级运动。

一旦可压缩包层的力学性能几乎密切相关，可以将距离涉及的光信号切换为力。在该协议中，叙述了NOFT系统的制备，密切相关和校准的细节。

从纳米纤维光学器件的制备到提供纳米形变数据的总体协议必须72小时。涉及内容以《Nanoscalefiber-opticforcesensorsformechanicalprobingatthemolecularandcellularlevel》为题，公开发表在《NatureProtocols》杂志上。图3近场衍射和金纳米粒子的吸附。a，实验数据表明单个金纳米粒子的归一化衍射强度与用于自装配凝电解质层的WG-NP分离出来。

b，上图：在SnO2纳米纤维上沉积后吸附的NP参照和入射电子显微镜（TEM）图像的示意图。

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