Discoverer生物型布里渊显微镜——肿瘤诊断与微环境力学研究的新工具
癌症是全球范围内的主要疾病之一，早期诊断被认为是提高患者预期寿命和长期预后的关键步骤。近年来，肿瘤的力学特性（如刚度和粘弹性）正日益被认为是癌症进展、侵袭和治疗响应的关键物理标志物。布里渊显微镜作为一种新兴的全光学非接触三维力学成像技术，为肿瘤研究提供了全新的技术路径。世联博研（北京）科技有限公司是该产品的核心合作伙伴。
一、癌症早期诊断的力学新标志物
2025年发表于《Journal of Biomedical Optics》的综述论文系统总结了布里渊显微镜在癌症研究中的应用进展。研究发现，该技术能够一致性地在生物力学上区分健康与病变细胞、类器官及组织，覆盖多种癌症类型。
研究涵盖四种主要样本类型：细胞培养物、微流控环境中的细胞、类器官和离体组织，证实了布里渊显微镜在癌症检测中的广泛适用性。布里渊频移可反映材料的刚度变化，而癌症进展过程中常伴随着组织刚度、粘弹性等力学特性的改变，这为癌症的早期筛查提供了新的物理参数。研究人员指出，布里渊显微镜向临床转化需要以下关键发展：测量标准化、将统计和人工智能方法纳入数据分析和自动诊断，以及进一步开发适用于原位和在体微力学测量的硬件。
二、胶质母细胞瘤的力学-化学异质性研究
胶质母细胞瘤是最具侵袭性的脑肿瘤之一，其组织具有高度的异质性。2025年发表于《Biochemistry and Biophysics Reports》的研究中，研究人员整合布里渊显微技术和拉曼光谱，首次系统比较了U87-MG细胞系球体、患者来源细胞球体与类器官的力学-化学特性。
研究发现，同一细胞系的球体表现出相对均一的生物力学特性，而来自同一患者的类器官则表现出更大的力学和生化异质性。U87细胞在球体中的刚度高于贴壁细胞，布里渊频移与肌动蛋白细胞骨架的药理学调控相关，细胞形状的异质性与细胞的力学状态密切相关。研究还发现，布里渊频移和带宽在拉曼聚类中表现出显著变化，凸显了在复杂组织中正确解读布里渊数据时必须考虑生化组成。
三、水凝胶肿瘤模型中基质刚度对肿瘤细胞力学的调控
在水凝胶中肿瘤球体的力学特性研究中，将MDA-MB-231（基底型乳腺癌细胞系）、PANC1（胰腺癌细胞系）和PC3（前列腺癌细胞系）分别包埋于顺应性和坚硬的不可降解水凝胶中，发现在坚硬凝胶中生长的细胞的布里渊频移低于顺应性水凝胶中的球体。这一发现揭示了基质刚度对肿瘤力学表型的关键调控作用——不同刚度的细胞外微环境会显著改变肿瘤细胞自身的力学特性。
四、肿瘤诊断的临床转化潜力
研究综述确认，布里渊显微镜已在胶质母细胞瘤、乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌等多种癌症类型中展现出诊断潜力。Discoverer布里渊显微镜可获取生物样本局部组织的纵向弹性模量分布，在肿瘤学领域已应用于肿瘤球三维层扫（测定组织三维力学信息，研究癌变组织的机械特性与侵袭性的相关性）、肿瘤类器官力学表征（追踪类器官在三维微环境中的力学变化），以及肿瘤微环境与细胞力学的交叉研究。
特征与好处
特征 好处
无标记、非接触式三维力学成像 在样本原生状态下获取肿瘤力学信息，无需物理接触或荧光标记，避免对样本的扰动
可在健康与病变组织间进行一致性的生物力学区分 为癌症早期诊断提供新的物理标志物，覆盖胶质母细胞瘤、乳腺癌、胰腺癌等多种癌症类型
可直接在3D水凝胶体系中原位检测 获得更接近体内真实情况的肿瘤微环境力学数据，揭示基质刚度对肿瘤的调控作用
可区分细胞系球体与患者来源类器官的力学异质性 为个性化医疗和肿瘤异质性研究提供新视角
多模态兼容（布里渊+拉曼联用） 力学信息与化学组成同步获取，揭示力学差异背后的分子基础
研究成果获Journal of Biomedical Optics综述认可 科研价值获得国际学术期刊验证
