キャビティ内核エラストグラフィ

細胞核の機械状態は、基本的な細胞プロセスを符号化し制御する。しかし、核の力学を高感度かつ非侵襲的に画像化することは依然として困難である。既存の光学的アプローチは本質的に線形変換に制約されており、微細な機械的変化は比例的に小さな光学応答しか生じないため、測定ノイズの影響を受けやすい。ここでは、競合する横方向レーザーモードの分岐ダイナミクスを利用することで、この制約を克服する非線形センシング基盤としてキャビティ内エラストグラフィを導入する。生細胞をファブリ・ペローの微小キャビティレーザに組み込み、超音波誘起の核変形がキャビティ内モードへ位相摂動を与えることで、分岐点近傍で顕著な横方向レーザーモードの再分配が引き起こされる。この非線形変換により、微小な機械的摂動を増幅された光学モードへと変換し、従来の干渉計的位相変換に比べて120倍超の感度を達成し、異なる細胞状態にわたる核力学の定量的マッピングを可能にする。さらに本プラットフォームは、核の光学的シグナルと機械的シグナルを同時に得ることを可能にし、細胞の表現型評価のための多次元光学―力学的枠組みを確立する。本研究は、生体力学センシングにおける固有の物理的増幅メカニズムとして、非線形レーザーダイナミクスを位置づけるものであり、定量的メカノフェノタイピングのための新しいキャビティ内パラダイムと、生細胞における動的メカノバイオロジカル過程の探究を切り開く。

https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-10865491/v1