纳米尺度力测量的进展为前所未有的生物学见解打开了大门

新的研究揭示了一种在纳米尺度上测量水中令人难以置信的微小力的新方法，突破了科学家对微观世界的了解

中国北航大学的研究人员与RMIT大学和其他机构，包括澳大利亚国立大学和悉尼理工大学，共同取得了纳米技术的重大进展

这篇题为“超分辨光子力显微镜在溶液中的亚飞秒力传感”的论文发表在《自然光子学》上

这项新技术涉及超分辨光子力显微镜（SRPFM），能够检测小至108.2阿吨的水中力——这个尺度非常小，可以与测量病毒的重量相比

北京航空航天大学首席研究员王帆教授表示，这种超灵敏测量的关键在于使用镧系元素掺杂的纳米颗粒，这些纳米颗粒被光学镊子捕获，然后用于探测生物系统中的微小作用力

“了解这些微小的力对于生物力学过程的研究至关重要，而生物力学过程是活细胞工作的基础，”他说

“到目前为止，由于探针加热和弱信号问题等因素，在液体环境中高精度测量如此小的力是一个重大挑战。”

王和他的团队开发的SRPFM技术通过采用先进的纳米技术和计算技术来应对这些挑战

通过利用神经网络增强的超分辨率定位，该团队能够精确测量纳米颗粒如何在流体介质中被微小的力移位

RMIT大学的研究第一作者之一雷丁博士表示，这一创新不仅提高了力测量的分辨率和灵敏度，而且最大限度地减少了捕获纳米颗粒所需的能量，从而减少了对生物样品的潜在损害

这项研究的意义是巨大的，来自北航大学的第一作者之一Xuchen Shan博士补充道。单说：“通过提供一种在分子水平上测量生物事件的新工具，这项技术可以彻底改变我们对一系列生物和物理现象的理解。”

这包括从蛋白质在人体细胞内的功能到早期检测疾病的新方法的所有内容

该研究还探索了这项技术在测量作用于单个纳米颗粒的电泳力以及DNA分子和界面之间的相互作用力方面的应用，这对先进生物医学工程技术的发展至关重要

该团队的发现不仅为新的科学发现铺平了道路，而且在开发新的纳米技术工具和提高生物医学诊断的灵敏度方面也有潜在的应用