Poul Martin Bendix på Niels Bohr Institutets Temadag 2019

Lektor Poul Martin Bendix fortæller om cellen som et levende materiale.

Den biologiske celle er et komplekst og spændende system hvor både fysiske og biologiske mekanismer sammen styrer cellens funktioner. Cellen udgør derfor et perfekt system hvor samspillet mellem fysik og biologi kan udforskes.

På NBI undersøger vi de fysiske egenskaber af cellen ved hjælp af optiske og mekaniske metoder. Disse fysiske metoder tillader os at manipulere fx. cellens form, for derefter at visualisere cellens molekylære respons. Celler er yderst interaktive i forhold til deres miljø og kan karakteriseres som et aktivt materiale der reagerer på både kemiske og fysiske stimuli. Vi har påvirket celler på nanoskopiskt niveau, både mekanisk og termiskt, for at undersøge cellers evne til at håndtere stress-stimuli fra omgivelserne.

Ved at anvende en optisk pincet har vi lært at cellens overflade har nogle fingerlignende strukturer, kaldet filopodia, som spiller en afgørende rolle i cellers bevægelse samt deres evne til at kommunikere med hinanden og omgivelserne. Ved at punktere cellens overflade med ultrafokuseret opvarmning er vi i gang med at undersøge cellers utrolige evne til at lappe overfladen med diverse proteiner. Generelt er cellens respons ofte forankret i dens skelet som besidder særdeles interessante fysiske egenskaber da det både kan være elastiskt og viskøst på samme tid, også kaldet viskoelastiskt. Graden af viskoelasticitet kan kvantificeres ved hjælp af optiske metoder med stor nøjagtighed. Cellens overflade og cellens indre kan deuden eksistere i ordnede og uordnede faser. Disse fysiske faser kan have stor betydning i biokemiske processer og for organisering af proteiner og for cellens form.

Sammenfattende kan siges at vi i dag ved at biofysiske mekanismer ligger til grund for rigtig mange af cellens funktioner og biofysikkens metoder har vist sig særdeles brugbare i biologisk forsking hvilket afspejles i vores tætte samarbejde med forskellige biovidenskaber.