細胞~揭開富貴病背後的硬化真相

    高鹽、高脂、久坐、熬夜……現代生活方式在悄悄改變我們的身體。越來越多的人年紀輕輕就背上了“富貴病”標籤——高血壓、動脈粥樣硬化、代謝綜合症，這些表面看似無害的慢性病，其實正在深層次地侵蝕我們的心血管系統。

圖片來源：雅虎新聞-健康2.0

    試想一下，一條柔韌與一條老化變脆硬的膠管，哪一個更能承受長時間、流體不斷衝擊的舒暢與收縮的壓力？答案顯而易見。血管亦然。當血管長期處於高壓狀態，血管壁會逐漸喪失彈性，變得增厚、硬化，最終可能導致心血管組織纖維化。這不僅讓心臟泵血變得更加費力（增加心力衰竭的風險），也會使血管調節壓力的能力下降（加劇高血壓），進而陷入一種惡性循環。在早期，這類病變往往被視為難以逆轉。但如今，隨著生物醫學技術的進展，科學家正透過細胞模型與精准類比系統，逐步揭示這場「血管硬化戰」的內在機制。今天要與大家分享的是。今天要跟大家分享的是Chi-Chen-Lai 等人發表於《International Journal of Molecular Sciences》中的研究：《Vitamin D Attenuates Loss of Endothelial Biomarker Expression in Cardio-Endothelial Cells》，研究團隊運用過ATMS全自動動態培養系統，對細胞施加週期性的機械拉伸（文中採用15%形變、1Hz頻率，拉伸6小時），模擬血流對血管壁的實際拉力，進一步建立出纖維化模型。這項技術為探究維生素D在心血管保護中的潛在作用提供了全新視角與研究路徑。

精准調控纖維化標誌物：從 “分子開關” 到 “細胞轉型”

    機械拉伸不僅能“施壓”，還能精准調控細胞內的纖維化相關分子表達。文獻中發現，在給定的機械應變下，HCMEC 的方向垂直于單軸力的方向（圖 2A、B）。免疫螢光測定顯示 6 h 拉伸增加了 α-SMA 和 α-tubulin（圖 2C-F）。機械拉伸可顯著降低 CD31 並增加 α-SMA 蛋白水準（圖 2G-J）。

    將維生素 D 施用于動態培養物以研究其對纖維化發生的影響。機械刺激降低了內皮標誌物 VE-Cad，維生素 D 沒有恢復其蛋白質表達（圖 3A、B）。然而，與對照相比，在維生素 D 存在下 TGF-β1 的釋放減少（圖 3C）。此外，與對照組相比，維生素 D 略微減輕了 VE-cad 的降低；在維生素 D 存在下纖連蛋白 （FN） 的增加可能是由於機械拉伸建立壓力時開始重塑（圖 3D）。這一系列變化與體內纖維化進程高度吻合，為研究纖維化的分子機制提供了理想模型。

藥物篩選與機制研究：維生素 D 的 “抗纖維化之旅”

    借助ATMS動態培養技術，研究者發現維生素 D 可緩解機械拉伸誘導的VE-cadherin 下降和 FN 升高，同時抑制 TGF-β1 的釋放。這一結果不僅驗證了維生素 D 的抗纖維化潛力，更展示了ATMS在藥物篩選和機制研究中的強大應用價值。

圖4

與其他模型對比：機械拉伸的 “不可替代性”

    兩種不同的心臟纖維化體外方法和體內實驗的結果相似。機械拉伸提供了一種更快且更具成本效益的方法來創建用於心臟研究的體外纖維化模型。

未來：從 “實驗室” 到 “臨床” 的橋樑

    機械拉伸不僅是一種實驗手段，更是連接體外研究與體內生理的“橋樑”。它讓我們在細胞水準上“看見”了機械應力如何一步步推動纖維化的發生，也為尋找對抗心血管疾病的“鑰匙”提供了新的方向。或許在不久的將來，基於ATMS動態培養機械拉伸模型的研究成果能為無數心血管疾病患者帶來福音。

水果的品質好壞，因為孔隙

    水果的口感、外觀與保鮮品質，是影響消費者喜好與市場價值的重要因素。除了傳統的糖度、酸度與硬度等指標外，“孔隙結構”作為微觀層面的內部特徵，正逐漸成為水果品質評估的重要依據。透過先進的C-Cell孔隙分析技術，我們得以揭開水果質構背後的奧秘。

脆度的來源：從石細胞到咬感

    在先前的的文章中，我們探討了水果脆度與孔隙結構之間的關聯，尤其在石細胞含量較高的梨子上表現尤為明顯。使用 C-Cell 孔隙分析儀，我們可以量化果肉組織中的孔隙比例、大小與分佈情況。研究顯示，孔隙越大，咬感就越粗糙；反之，孔隙細密則表現為更細緻的口感。這項技術讓質地評價從感官主觀走向可量化的客觀分析，提升了水果育種、分級與品質控管的科學基礎。

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不僅是口感，還有顏色的故事

  C-Cell 分析技術的應用不僅局限於結構層面。儀器也能掃描樣品的顏色變化，讓我們得以追蹤水果在空氣中放置後的氧化變色現象。顏色是消費者選購水果的首要直覺，過快的褐變可能影響感官印象，進而影響商品價值。透過定時掃描不同時間點的水果切片，我們可以評估不同品種、處理方式或保鮮包裝對抗氧化能力的差異，為采後處理與儲運策略提供科學依據。

 

延伸應用：從鮮果到醬料的品質追蹤

    C-Cell 分析的優勢也延伸到水果加工品中。例如在番茄醬、果泥等產品中，顏色均勻性、光澤度、組織細膩度是評估加工品質的關鍵指標。通過圖像化與色彩分析，C-Cell 可協助生產者掌握原料穩定性、加工條件一致性及最終產品的感官表現，使得水果產業從生鮮管理跨足加工品品控，構建更完整的品質追蹤鏈條。

    果肉的脆度，到顏色變化，再到醬料的外觀品質，C-cell為水果產業帶來多維度的品質視角。未來，隨著技術更普及、資料庫更完整，水果的“內部世界”將被看得更清、更准、更科學，為品質管理與消費者信賴提供堅實基礎。

掌握食品的關鍵加工溫度，可以這樣做

果膠加工的神秘數字：相態轉變點溫度

    在果醬、糖果與保健飲品等食品配方中，果膠不僅塑造口感，更扮演穩定質地與控制流變性的關鍵角色，其網路結構對溫度極為敏感，決定凝膠態與溶膠態臨界切換的相態轉變點溫度，一旦掌握，可在儲存運輸與加工過程中精准維持流變特性，避免結塊、吸濕或鬆散，並為噴霧乾燥、熱充填、功能性食品開發等工序提供科學化參數。通過 SMS 多功能物性分析儀的 Sine Wave Test 模式，施加微幅正弦波振動以類比外力影響，可動態觀察樣品表面波型反應，並計算儲能模量（G′，反映彈性結構）與損耗模量（G″，反映黏性行為），進而評估材料在不同溫度下的結構穩定性。當 G′ 與 G″ 發生交叉，即代表材料由凝膠態轉為溶膠態，該溫度即為其相態轉變點。

    以 0.4% 果膠為例，其力學回復與流變模量隨溫度上升呈顯著變化，50 °C時波形規律且振幅高，顯示材料仍具良好彈性與結構恢復能力；而溫度上升至60 °C時波形明顯衰減，振幅減小，顯示網路結構已遭破壞，且能看到震波相位角發生明顯改變。模量分析進一步證實 G′ 隨溫度快速下降，並于54.8 °C時與 G″交叉，明確指出果膠的相態轉變點溫度，為制程設計與品質控制提供關鍵依據。

“壓”出更多精華，可以這樣做

 壓力：解鎖果汁的關鍵金鑰

    一顆柳丁子的汁液含量，蘊含著複雜的物理奧秘。傳統榨汁憑藉經驗與力量，難以精准把握壓力對果汁提取效率的影響。而在科學的視角下，通過精確調控壓力參數，能夠深入探究橘子在不同壓力下的榨汁規律，這對於食品工業實現機械化高效榨取、減少果肉浪費意義非凡。

實驗裝備：精准測量的 “黃金搭檔”

  為了精准模擬真實榨汁場景並即時採集資料，實驗通過8刀片擠壓板（A/WBL）與動態天平（XT/DIB）的組合。首先，取半顆新鮮橘子，測量其包含果皮與果肉的總重量，以此作為基準值。接著，將樣品放置在A/WBL擠壓板上，利用面積大於橘子的方形探頭，進行 10Kg、20Kg、30Kg 的垂直下壓力，模擬水果榨汁過程。下方的承接盤放置在XT/DIB動態天平之上，進一步測得樣品分別受到10Kg、20Kg及30Kg 壓力後得到的榨汁率，為設備優化設計提供科學支撐。

    

資料揭示：壓力與榨汁率的獨特關聯

    實驗資料表明，橘子的榨汁率並非與壓力呈簡單的正相關關係。當施加 10Kg 壓力時，果汁緩慢滲出，榨汁率約為 14.82%；增加到 20Kg 壓力時，果肉纖維開始斷裂，榨汁率大幅提升至 29.23%；達到 30Kg 壓力時，果肉被徹底壓潰，榨汁率可達 39.64%。值得關注的是，當壓力超過臨界值後，榨汁效率的增幅逐漸變緩。這一現象提醒我們，在工業化生產過程中，需要在壓力和果汁品質之間找到平衡，而不是盲目追求高壓。

從實驗室的精准實驗到生產線的實際應用，對壓力的科學研究開啟了榨汁領域的新征程，讓我們在追求更高果汁提取效率的同時，也能更好地保障果汁的品質，實現從 “科學” 到 “甜蜜” 的完美轉化。

水果的聲波密碼 可以這樣做

🍏 從敲擊聲和破裂聲談起~球形壓力如何"聽見"新鮮度

    水果的聲音就像藏在果實裡的 “密碼本”，悄悄記錄著它們的生長狀態與健康秘密。輕輕敲擊西瓜，成熟的果實會發出低沉渾厚的聲響，而未成熟的則聲音清脆，仿佛在以獨特的 “音調” 訴說著成熟度的差異。新鮮的蘋果咬下去時，那聲乾脆的 “哢嚓” 不僅是口感的享受，更是果肉細胞緊密飽滿的證明 —— 越是新鮮的果實，細胞結構越緊實，咀嚼時發出的聲音也越清亮”，無需剖切，便能從成熟度、新鮮度到細微損傷，讀懂果實的內在語言，為品質檢測開啟溫柔又精准的新視角。

    其實，用聲音研究水果早有先例：敲一敲西瓜，成熟果實聲音渾厚、未成熟的更清脆，有研究通過聲音分析技術判斷成熟度，準確率超 83%；而聲波在西瓜內的傳播速度越快，糖度越高，判斷糖度超 9.5% 的準確率達 97.7%。這些發現啟發我們：聲音既能反映水果 “內在品質”，也能用於檢測損傷。於是我們創新結合質構儀的 “壓力測試” 與音訊裝置的 “聲音採集”，讓水果被壓時同步 “用力回饋” 和 “發聲表態”，雙重驗證下，再輕微的內傷也能無所遁形。

🔵球形探頭+聲學傳感~還原真實損傷場景

  在果實損傷檢測領域，傳統平面探頭受樣品表面平整度影響，易導致測試資料波動較大。而球形探頭憑藉點對點的曲面接觸特性，能有效規避這一問題，如手指按壓或運輸碰撞場景。搭配音訊裝置，不僅可通過聲響變化識別果實的顯性破裂損傷，還能捕捉到傳統力學測試難以察覺的隱性內部損傷，為果實品質檢測提供更全面、真實的評估依據。

    

📡從實驗室到生產線~聲學檢測的"靜默革命"

    從敲擊西瓜聽成熟度，到按壓蘋果辨損傷，聲音與壓力的 “無損解碼術”，正在為水果品質檢測掀開全新篇章。當球形探頭模擬真實碰撞場景，當聲學傳感捕捉細胞破裂的細微聲響，傳統檢測中 “看不見的內傷” 終於有了科學的判讀方式。這不僅是技術的突破，更是對每一顆果實的溫柔守護 —— 讓田間的新鮮無需 “犧牲” 就能被精准感知，讓運輸的顛簸不再成為品質的隱形殺手。未來，隨著聲 - 力協同檢測技術的普及，水果的 “聲音密碼” 將繼續破譯更多品質奧秘，讓從枝頭到舌尖的每一份甜，都充滿科技與自然共鳴的智慧。