超分辨光子力显微镜，用于探测纳米粒子与表面之间的超弱相互作用力。资料来源：Lei Ding
这项新技术采用了超分辨光子力显微镜（SRPFM），能够检测到水中小至 108.2 牛顿的力--如此微小的力相当于测量一个病毒的重量。
北京航空航天大学的首席研究员王凡教授说，这种超灵敏测量的关键在于使用掺镧纳米粒子，通过光学镊子将其捕获，然后用来探测生物系统内的微小作用力。
他说："了解这些微小的力对于研究生物力学过程至关重要，而生物力学过程是活细胞工作的基础。到目前为止，由于探针发热和信号微弱等因素，在液体环境中高精度测量如此微小的力是一项重大挑战。"
王及其团队开发的 SRPFM 技术通过采用先进的纳米技术和计算技术解决了这些难题。
通过利用神经网络驱动的超分辨率定位技术，研究小组能够精确测量纳米粒子在流体介质中如何受到微小力的作用而发生位移。
这项研究的共同第一作者、皇家墨尔本理工大学的丁磊博士说，这项创新不仅提高了力测量的分辨率和灵敏度，还最大限度地降低了捕获纳米粒子所需的能量，从而减少了对生物样本的潜在损害。
丁说："我们的方法可以检测到低至每平方根带宽1.8飞牛顿的力，这接近热噪声的理论极限。"
这项研究的影响是巨大的，共同第一作者、北京航空航天大学的单旭晨博士补充道。
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。这包括从蛋白质如何在人体细胞内发挥作用到早期检测疾病的新方法等方方面面。单
该研究还探索了该技术在测量作用于单个纳米粒子的电泳力以及DNA分子与界面之间的相互作用力方面的应用，这对于开发先进的生物医学工程技术至关重要。
研究小组的发现不仅为新的科学发现铺平了道路，而且还可能应用于开发新的纳米技术工具和提高生物医学诊断的灵敏度。
