肿瘤衍生的小细胞外囊泡 (sEV) 的纳米力学特性对癌症进展至关重要。最近，国家纳米中心的杨延莲研究员、王琛研究员、朱凌研究员等人合作的工作以“Quantitative Nanomechanical Analysis of SmallExtracellular Vesicles for Tumor Malignancy Indication”为题发表于ADVANCED SCIENCE，在原子力显微镜 (Dimension FastScan AFM ,Bruker) 上利用纳米压痕在单囊泡水平上定量研究人乳腺癌细胞衍生的 sEVs 的纳米力学特性，并探索它们与肿瘤恶性程度和囊泡大小的关系。结果表明，sEVs的刚度是由sEVs 的弯曲模量和渗透压共同作用的结果。刚度和渗透压随着sEV恶性程度的增加而增加，并随着sEV尺寸的增加而降低。弯曲模量随着sEV恶性程度的增加而降低，并且在较小的sEV中较低。这项研究建立了sEV的纳米力学特征与恶性肿瘤之间的关系，为更好地理解癌症力学生物学提供了更多的参考信息。
 

癌症机制生物学在肿瘤的进展和转移中起 着重要作用。细胞根据环境中的动态机械 力不断调整它们的行为，以维持组织的生理稳态。在恶性转化过程中，由于稳态破坏的机械刺激，细胞的纳米力学特性发生了改变，调节细胞的基本行为和微环境，最终导致肿瘤的侵袭和转移。肿瘤的纳米力学特征已成为肿瘤发生和肿瘤进展的诊断标志物。

小细胞外囊泡 (sEVs) 是几乎所有细胞释放的内体衍生的膜囊泡，在各种体液中含量丰富。由于它们携带质膜和细胞内内容物，例如来自源细胞的细胞质蛋白和核酸，它们的纳米力学特性代表了源细胞的纳米力学特性。因此，它们可以作为研究肿瘤纳米力学的理想模型。sEV作为将蛋白质、核酸和脂质运输到受体细胞的载体。sEV的纳米力学特性决定了它们在细胞内通信等基本过程中的行为，在细胞外基质(ECM) 中的扩散和运输，以及在循环过程中对血液流变学的反应，这最终决定了肿瘤的侵袭和转移。建立肿瘤来源性sEV的纳米力学特征之间的全面通信，有助于阐明sEV在肿瘤进展和转移中的作用，导致癌症诊断标志物的发展。此外，sEV具有高生物相容性、低免疫原性和跨越生物障碍的能力，作为药物传 递载体受到越来越多的关注。sEV的纳米力学表征为优化工程 sEV以提高药物给药效率提供了重要的信息。然而，sEV的纳 米力学表征一直很少。最近的几项研究通过测量杨氏模量来 估计肿瘤衍生的sEv的刚度，杨氏模量代表了s的刚度，作为整体弹性球形的模型。
 

最近，一些研究表明，小囊泡的刚度是由纳米力学特性（如弯曲模量和渗透压）的共同贡献造成的，而这些特性不能单独用杨氏模量来区分。肿瘤来源性sEV的个体纳米力学特性与恶性转化之间的关系在很大程度上尚不清楚。原子力显微镜(AFM)以其高空间分辨率而闻名，并已被用于表征单个EV的动力学及其与生物分子的 相互作用。AFM上的纳米压痕记录了单个sEV在局部点的纳米力学响应，从中可以从力压痕曲线(FICs)中定量提取单个纳米力学因子。sEV在jianduan纳米压痕过程中的纳米力学行为反映了sEV在生理和病理环境下对纳米力学刺激的响应。
 

该研究通过AFM上的纳米压痕在单个囊泡水平上定量表征乳腺癌衍生的sEVs的纳米力学特征，并探讨它们与肿瘤恶性的相关性。还比较了不同大小的sEV亚群，因为已知sEV的异质大小与不同的分子组成和纳米力学特性有关，这些特性决定了sEV亚群作为诊断标志物的重要性。证明了sEV的刚度由sEV的弯曲模量和渗透压的综合贡献决定。弯曲模量随着sEV恶性程度的增加而降低，并且在具有较小尺寸的sEV中较低，而刚度和渗透压随着sEV恶性程度的增加而增加，并随着sEV尺寸的增加而降低。这些结果阐明了sEV力学生物学在肿瘤进展和转移中的作用，显示了sEV纳米力学特性在评估肿瘤恶性程度方面的潜力。