细胞膜张力在众多细胞过程中扮演了重要的角色。在细胞层面，膜张力可以调节细胞迁移，细胞吞噬和细胞分裂等过程。在亚细胞的层面，膜张力同样起到了重要的作用。例如，增加膜张力可以抑制网格蛋白的聚合，激活膜融合过程从而抑制细胞内吞。此外，膜张力也可以调控机械敏感离子通道的打开和关闭，从而影响细胞的代谢过程。传统细胞膜张力分析主要借助于侵入式的光镊或微吸管技术，发展非侵入式的活细胞膜张力成像分析尚存在一定的挑战。

近日，上海交通大学的樊春海院士、沈建磊副教授团队和大连理工大学的樊江莉教授合作，通过模仿天然的机械敏感离子通道，设计了一种机械敏感的DNA纳米机器，可将膜张力变化转化为荧光信号，从而实现磷脂膜中膜张力的实时检测。

机械敏感的DNA纳米机器由六螺旋束状DNA纳米孔，胆固醇基团和极性敏感的螺吡喃荧光团组成。该纳米机器可以响应磷脂膜中的膜张力，并介导弱荧光的螺吡喃构型向强荧光的花青素构型的转变，从而通过荧光强度检测膜张力变化。

作者首先对该DNA纳米机器的机械敏感性进行了验证。结果显示，DNA纳米机器在水溶液和磷脂膜中可以分别响应镁离子浓度和膜张力变化并发生构型变化。

通过在机械敏感的DNA纳米机器上引入一个Alexa 488荧光团作为内参，作者通过荧光共聚焦显微镜对巨型单层囊泡上的膜张力进行了可视化的检测。实验结果显示，纳米机器的荧光强度与膜张力呈现线性相关。相比于传统膜探针Laurdan，该纳米机器对膜张力的灵敏度提升了14.6倍。

鉴于膜曲率与膜张力息息相关，作者进一步验证了该纳米机器用于膜曲率检测的适用性。作者发现，在低渗条件下纳米机器的荧光强度随膜曲率的增加而降低，而在高渗条件下则呈现出相反的趋势。这一结果与描述界面张力和曲率关系的杨拉普拉斯方程相符，这说明该纳米机器可以用于膜曲率的检测。

在该工作中，作者设计了一种机械敏感的DNA纳米机器并成功将其用于膜张力和膜曲率的检测。该纳米机器为细胞膜力学性质的研究提供了新思路。