超声波在我们的日常生活中有着广泛的应用，从医学影像到治疗，它都扮演着重要的角色。但是，超声波是如何影响我们细胞的最外层——细胞膜的呢？最近的一项研究为我们揭示了这一过程。![]()
重点发现：超声波诱导细胞膜相分离
研究人员发现，低强度的超声波可以改变细胞膜的流动性，这是描述生物膜热力学相状态的一个广泛术语。这种改变是通过超声波引起的局部压力变化实现的。具体来说，超声波会诱导细胞膜发生相分离，这个过程包括两个步骤：首先，形成平均尺寸约1微米的液态晶体域（LC domains）；然后，这些域凝聚成更大的簇，平均尺寸约1.5微米。这种诱导的相分离可能是连接超声波引起的机械应力和信号转导的关键驱动力，对细胞响应至关重要。
使用的具体方法
为了研究超声波对细胞膜的影响，研究人员使用了一种名为Laurdan的荧光探针，它能够根据脂质的相状态发出不同波长的光。通过双光子显微镜，研究人员能够在亚微米尺度上生成小鼠成纤维细胞的流动性图。他们还构建了一个定制的超声波设备，使用1MHz的频率和0.1 W/cm²的强度对细胞进行刺激，模拟医疗应用中的条件。
最终结论
研究的结论是，超声波能够通过一个核化-凝聚过程诱导细胞膜发生热力学相分离。这个过程涉及到细胞膜上液态晶体域的形成和凝聚，这些变化可能会激活信号传导途径，从而调节多种细胞功能。这一发现为我们理解超声波如何在细胞层面上发挥作用提供了新的视角。
在本文中提到的“相分离”（phase separation）是指细胞膜中脂质分子的空间重组现象。细胞膜是由脂质、蛋白质和其他分子组成的复杂结构，这些分子在膜中以不同的相态共存。在生物膜中，脂质分子可以根据其物理状态和化学组成形成不同的相，例如液态晶体相（liquid crystalline phase, LC）和凝胶相（gel phase）。
在正常情况下，细胞膜中的不同相是均匀分布的，形成了一个动态平衡的状态。然而，当细胞膜受到外部因素的影响，如超声波引起的局部压力变化时，这种平衡可能会被打破。这时，原本均匀分布的脂质分子可能会开始聚集，形成较大的脂质域，这就是所谓的相分离。
在本文的研究中，低强度超声波诱导的相分离表现为两个步骤：首先是液态晶体域的核化，即形成平均尺寸约1微米的液态晶体域；随后，这些域进一步凝聚成更大的簇，平均尺寸增大到约1.5微米。这种相分离过程可能会影响细胞膜的流动性，进而影响膜蛋白的功能和细胞的信号传导途径，从而调节细胞的行为和功能。
出处
这项研究的详细内容可以在《Ultrasound in Medicine & Biology》杂志上找到，文章的标题是“LOW-INTENSITY ULTRASOUND INDUCES THERMODYNAMIC PHASE SEPARATION OF CELL MEMBRANES THROUGH A NUCLEATION-CONDENSATION PROCESS”，由Flavio Di Giacinto, Marco De Spirito, 和 Giuseppe Maulucci共同撰写。
