突破性研究引入了一種新方法，用於測量水環境中奈米尺度的極微小力，拓展了我們對微觀領域的認識。中國北京航空航天大學的研究人員與皇家墨爾本理工大學（RMIT University）以及澳洲國立大學和雪梨科技大學（University of Technology Sydney）等其他一流院校合作，取得了這項重大奈米技術進步。這項突破將改變生物研究，推動生物醫學技術的發展。

超分辨光子力顯微鏡，用於探測奈米粒子與表面之間的超弱相互作用力。資料來源：Lei Ding

這項新技術採用了超分辨光子力顯微鏡（SRPFM），能夠檢測到水中小至108.2 牛頓的力–如此微小的力相當於測量一個病毒的重量。

北京航空航天大學的首席研究員王凡教授說，這種超靈敏測量的關鍵在於使用摻鑭奈米粒子，透過光學鑷子將其捕獲，然後用來探測生物系統內的微小作用力。

他說：”了解這些微小的力對於研究生物力學過程至關重要，而生物力學過程是活細胞工作的基礎。到目前為止，由於探針發熱和信號微弱等因素，在液體環境中高精度測量如此微小的力道是一項重大挑戰。

王及其團隊開發的SRPFM 技術透過採用先進的奈米技術和計算技術解決了這些難題。

透過利用神經網路驅動的超解析度定位技術，研究團隊能夠精確測量奈米粒子在流體介質中如何受到微小力的作用而發生位移。

這項研究的共同第一作者、皇家墨爾本理工大學的丁磊博士說，這項創新不僅提高了力測量的分辨率和靈敏度，還最大限度地降低了捕獲奈米粒子所需的能量，從而減少了對生物樣本的潛在損害。

丁說：”我們的方法可以檢測到低至每平方根頻寬1.8飛牛頓的力，這接近熱噪聲的理論極限。”

這項研究的影響是巨大的，共同第一位作者、北京航空航天大學的單旭晨博士補充道。

單說：”透過提供一種在分子層面測量生物事件的新工具，這項技術可以徹底改變我們對一系列生物和物理現象的理解。這包括從蛋白質如何在人體細胞內發揮作用到早期檢測疾病的新方法等各方面。

該研究還探索了該技術在測量作用於單一奈米粒子的電泳力以及DNA分子與介面之間的相互作用力方面的應用，這對於開發先進的生物醫學工程技術至關重要。

研究小組的發現不僅為新的科學發現鋪平了道路，而且可能應用於開發新的奈米技術工具和提高生物醫學診斷的靈敏度。

編譯來源：ScitechDaily