近日，NPL的科学家与Diamond Light Source合作发表了一项研究，该研究表明，人类细胞的化学成分如何变化，取决于其细胞外生态位的结构，是细胞反应和发育途径的主要决定因素。
人体通过将“空白”细胞（称为干细胞）专门化为根据环境组织成组织的原代细胞来进行更新。环境是由细胞外基质或支架创造的，细胞在这些基质或支架上构建组织和器官。
细胞对这些基质的反应提供了对基于细胞的诊断和治疗的发展至关重要的性能指标。一些重要的指标是使用显微镜和生物测定法获得的，然而，这些方法无法捕捉细胞的化学成分及其在不同细胞-基质界面上的变化。这一缺点继续阻碍着医疗保健和技术创新的进展，因为化学是负责组织生长和修复的细胞过程的直接反映。
NPL的科学家们开始通过记录在天然和合成基质上生长的人类原代细胞和干细胞的红外图谱来解决这一差距。
红外光谱几乎可以访问细胞中所有可用的化学信息，但无法区分细胞的基质或识别同一细胞的不同部分。因此，有必要采用光学和原子力显微镜提供的物理成像来引导化学光谱。
为了实现这一目标，NPL与Diamond Light Source的光束线科学家、谢菲尔德学院和伦敦学院的生物学家以及剑桥大学的数据专家合作。他们共同开发了一种光谱成像方法，不仅可以获得单个细胞的化学图谱，还可以对表现出不同物理性质的基质进行化学特征的交叉比较。
他们的研究还证明了相关测量在2D中解释细胞-基质界面的细胞行为的效率，以及开发类似和更先进的方法在3D中测量细胞-基质接口的必要性，为影响医疗保健和人类组织再生的解决方案开辟了一条途径。
NPL研究员Max Ryadnov表示：“这项研究是一项令人兴奋的合作，为我们提供了重要的见解，了解人类细胞的化学组成如何与支持其生长和发育的分子支架的物理变化相关。这项研究还为我们专注于活生物系统相关测量的下一步发展提供了信息。”
相关研究成果发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊中（DOI：10.1021/acsami.3c17113）。
