骨细胞是骨组织中的力学感受细胞,能够响应高频低幅振动载荷,且骨细胞对振动的响应——包括细胞力学信号分泌、细胞骨架的排布及对成骨细胞的调控等,均呈现非线性频率依赖性。
在前期的研究中,我们建立了基于骨细胞真实形态的有限元模型,利用动态载荷分析,预测出骨细胞具有数阶固有振动频率,但未有实验证实。基于以往骨细胞生物学响应与有限元模型预测结果,我们通过建立体外细胞数字全息显微系统,获得骨细胞3D高频全息图像,并通过解耦运算及信号频谱分析,证明得出,尽管骨细胞是一种非节律的、相对静息的细胞,同样具有自主振动的动态力学行为,这种细胞自发波动在30Hz、39Hz、83Hz及89Hz附近存在峰值波动,细胞膜下存在的一层spectrin膜骨架结构,是这种自发波动的结构基础,而胞内的ATP是这种自发波动的能量来源。

体外细胞数字全息显微系统及获取的骨细胞高频全息图像