活細胞物理特性測量技術革新了生物學家研究細胞，蛋白質以及眾多分子之間互相作用及生理發展過程的方式。早期，基本的細胞生長測量是於固定時間點上計算細胞增殖與死亡，但是，此方法侷限於指數與對稱增殖的細胞，例如幹細胞與未成熟的細胞；然而，細胞在分化發展的過長中往往會改變其質量，體積與形態；此外，難以捉摸的癌細胞測量也是近年來的焦點。
本篇文獻將近年來測量技術以生物物理學特性分成兩大類：
一、微通道諧震儀（Microfabricated resonator）
2007 年美國麻省理工學院的 Burg 等提出的為通道諧震器，成功了解決密度梯度離心法存在的問題，能精確的測量單個活細胞質量的有效方法。當細胞隨流體進入為通道時，通道中質量的改變會引起諧震器的共振頻率發生偏移而獲得待測細胞的質量（圖一中的 a. 為單細胞質量的測量，b. 為單細胞密度的測量），這種技術可以檢測從 100 飛克（fg）到 100 皮克（pg）單個大小細胞的變化，進一步了解細胞是如何調控其生長速度，以及在腫瘤細胞中，調控失序的可能原因。近年來，微通道諧振儀廣用於藥物測試細胞的初期反應，例如，含有待測化合物的培養基快速通過細胞，同時測量細胞對化合物的能量代謝 inter 積反應。此外，與測量體積的庫氏計數器（Coulter Counter）使用常運用于細胞檢測的定量上。
二、光學法：干涉儀（Interferometry）及定量相位層析（Quantitative phase tomography）
過去，細胞測量多半僅能著重于外部形態與細胞整體平均質量，然而層相分析以及干涉可以進一步了解亞細胞（subcellular）對於環境的變化以及單一細胞內質量分佈。QPM（Quantitative phase microscope）是利用干涉成像最常見的方法，當光束通過細胞所造成的透射或反射的相對位置經過數據處理可以轉變成定量圖像。（圖二是 a. 小鼠纖維單細胞及 b. 人類幹細胞菌落於干涉儀定量下的轉化圖。）不同漸層色塊代表單位細胞面積下的質量，由此可粗略推測其個胞器與蛋白質分佈狀況與改變。
QPT（Quantitative phase tomography）利用光通過細胞的相位轉換可以將細胞層層掃描，最後統合形成 3D 影像數據。實驗上常利用 QPT 測試細胞的生理特性，例如利進行新興的醋酸子宮頸癌檢測下，醋酸塗抹處若有癌細胞存在則會顯白反應，而利用 QPT 分析 HeLa 與稀醋酸作用下，則可以發現細胞核 / 質的折射常數（refractive index）比例明顯增加，而移除醋酸環境又可以迅速恢復其數值（圖三為 HeLa 細胞於 a. 一般培養基，b. 0.38 % 稀醋酸 ，c. 移回一般培養基其折射常數分佈圖），顯示 QPT 的另一項優點是它除了可以測量胞質量或密度分佈，還可以在短時間內細胞生理現象的變化。
過去幾年以來，生物物理學應用于細胞上的研究進展不如應用或基礎生物學來得迅速，也相較不被受到注目，但是測量活細胞的生物物理性質對於生醫應用以及基礎科學方法都有著無法取代的價值，例如可以應用于追蹤不同發育階段以及藥物處理的研究對象，如同一系列的健康檢查。目前，這些技術著重於解析度的提升，相位定量的使用以及多項圖像軟體的結合應用，相信更方便的未來指日可待。
參考資料：
- Zangle, T. A., & Teitell, M. A. (2014). Live-cell mass profiling: an emerging approach in quantitative biophysics. Nature Methods, 11(12), 1221–1228. doi: 10.1038/nmeth.3175
- Yaqoob, Z., Yamauchi, T., Choi, W., Fu, D., Dasari, R. R., & Feld, M. S. (2011). Single-shot Full-field reflection phase microscopy. Optics Express, 19(8), 7587–7595. doi: 10.1364/OE.19.007587
- Choi, W., Fang-Yen, C., Badizadegan, K., Oh, S., Lue, N., Dasari, R. R., & Feld, M. S. (2007). Tomographic phase microscopy. Nature Methods, 4, 717-719. doi: 10.1038/nmeth1078RdWY
