机械-节点-孔传感：一种用于多参数单细胞黏弹性测量的快速无标记平台

我们介绍一种基于电子技术的微流控平台，用于单细胞的力学表型分析。具体而言，该方法可每秒最高检测10个单细胞的弹性与黏性特性。本方法所需的样本前处理步骤极少，采用简便的电子测量方式，取代了昂贵的光学硬件与复杂的图像分析流程，且具有非破坏性，因此可与后续分析兼容。

机械纳米压痕系统（Mechano-NPS）已应用于多种细胞类型，包括原代细胞样本，并可测量亚细胞组分对单个细胞黏弹性的影响。该技术可用于理解细胞行为、判断疾病进展或监测药物反应。实验开始时，从等离子体处理室中取出经过等离子体处理的组件。

用移液器将甲醇与去离子水按2:1比例配制的溶液滴加到带有预制电极的玻璃基底上。然后将PDMS模具有结构的一面朝下放置在玻璃基底上。将装置置于体视显微镜下以调整对准位置。

烘烤已对齐的装置以完成器件制备。准备压力源、PCB、台式硬件和数据采集软件。接下来，将夹具的插针与PCB上的孔对齐，并将夹具的弹簧加载针与微流控器件上的电极接触焊盘对齐。

然后将夹具的插针插入PCB孔中，确保弹簧加载的插针与电极触点焊盘保持对齐。设置并连接电子硬件。接下来，设定参数以初始化数据采集会话，并设置采样率以进行数据采集。

根据所选细胞系的相应细胞培养方案进行培养，并按要求处理细胞。然后将细胞悬浮于含有2% FBS的1×PBS预配溶液中，细胞浓度为每毫升100,000至500,000个细胞。实验全程将细胞置于冰上保存。

将细胞加载到微流控装置中时，使用刀片切割30厘米长的聚四氟乙烯管。用注射器将细胞样品滴入管的一端，并将同一端连接至装置的入口。最后，将管的另一端连接至微流控压力控制器。

进行实验时，在压力控制器软件上设定所需的恒定驱动压力，并让样品填充装置。如果在微流控通道中形成气泡，请采用盲端填充法：将装置出口堵住，并对入口施加低压，迫使空气通过气体可渗透的PDMS排出。

然后通过旋转电源上的电压旋钮设定所需电压，并按下开启按钮以启用电压。打开电流前置放大器，并将灵敏度设为尽可能低。或者，在不使前置放大器过载或不超过数据采集设备（DAQ）最大模拟输入电压的前提下，将增益设为尽可能高。

按下 MATLAB 功能区菜单中的绿色“运行”按钮，以启动数据采集脚本 NPS.m，并开始采样和保存数据。要结束实验，请按下实时绘图窗口左下角的“停止”按钮，以终止数据采集脚本。

然后通过按下“开启”按钮关闭电源输出。最后，在压力控制器软件中将压力源设置为零压力。进行数据分析时，原始信号应具有足够的信噪比，以滤除噪声并提取出有效成分。

关键的是，每个节点的电流信号上升应足够强，以便从差分信号中轻松识别出子脉冲。恶性MCF-7细胞的wCDI分布大于非恶性MCF-10A细胞，表明恶性MCF-7细胞比非恶性MCF-10A细胞更柔软。经latrunculin处理的MCF-10A和MCF-7细胞，其wCDI均有所增加。

两种主要细胞类型的 wCDI 分布存在明显差异，表明 LEP 细胞比 MEP 细胞更柔软。非恶性 MCF-10A 细胞以及未经处理的 MCF-10A 和 MCF-7 细胞中，瞬时恢复的细胞比例更高，表明其黏度低于相应的恶性细胞或经海兔毒素处理的细胞。如果实时读数显示异常，请立即停止实验并检查微流控通道。

确保无气泡且无堵塞，使细胞能够从入口自由流动至出口。由于本方法不会对细胞造成损伤，因此可进行RNA测序或免疫荧光等下游分析。这有助于揭示细胞具有不同力学表型的潜在原因。