近日，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所微納米課題組針對上述問題提出了一種基于肌細(xì)胞亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)胞機(jī)械動(dòng)力學(xué)模型，描述肌細(xì)胞跳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)行為。研究以彈簧、變阻尼和電動(dòng)機(jī)等機(jī)電部件模擬心肌細(xì)胞的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，獲得單個(gè)心肌細(xì)胞的機(jī)械動(dòng)力學(xué)模型。在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中，利用掃描離子電導(dǎo)顯微鏡獲取細(xì)胞跳動(dòng)曲線，根據(jù)所測得的細(xì)胞動(dòng)態(tài)曲線辨識出細(xì)胞理論機(jī)械動(dòng)力學(xué)模型系統(tǒng)的參數(shù)，獲得單個(gè)活體細(xì)胞亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的多維物理機(jī)電特性（細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)的粘性、彈性、質(zhì)量和動(dòng)作電位）。由于掃描離子電導(dǎo)顯微鏡具有對生物樣本無損檢測的特性，同時(shí)采用基于活體肌細(xì)胞亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的建模方法，可實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的多維多模態(tài)物理特性（粘性、彈性、質(zhì)量、動(dòng)作電位）的原位無損同步獲取。該研究以肌細(xì)胞為驅(qū)動(dòng)單元的類生命機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)匹配及控制技術(shù)方法研究奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Biophysical Journal上，并被作為亮點(diǎn)成果加以推薦展示。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委、中科院、機(jī)器人學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等的資助。
