细胞在运动、迁移、收缩、舒张和拉伸的过程中都会产生细胞牵引力（cell traction force, CTF）。这些力极其微小，但是它们却有着深刻的力生物学影响，与生化信号一起协同有序地调控生命过程，在细胞增殖、分化、凋亡、肿瘤发生转移、伤口愈合以及胚胎发育中发挥关键作用。因此，了解细胞牵引力是如何影响细胞功能，不同状态下的细胞会产生多大的细胞牵引力，对细胞生物学的研究十分重要。然而，如何实现高空间/时间分辨率、实时动态的活细胞牵引力测量是一个巨大挑战。

针对这一难题，研究团队基于压电光电子学效应提出一种超高空间分辨率实时测量活细胞力分布的方法。在透光的蓝宝石衬底上制备出具有压电光电子学效应的InGaN/GaN多量子阱纳米线阵列；将待测心肌细胞培养在纳米“天线”阵列上，通过心肌细胞的收缩和舒张运动在量子阱界面处产生压电电荷，从而调制量子阱的光致发光强度，实现了对心肌细胞牵引力的实时动态高空间分辨率成像。

该研究是首次基于压电光电子学效应提出一种超高空间分辨率实时测量细胞力分布的方法，是压电光电子学效应的又一独特的应用，并进一步证明了纳米线阵列在亚微米尺度上测量细胞牵引力的优异特性。通过利用扫描电子显微镜（SEM）获取硅纳米线阵列上由细胞引起的弯曲情况，结合纳米线的物理性能参数和位移数据进行统计分析，能够准确获得施加在纳米线上的细胞牵引力的大小。

该工作为心血管疾病的临床研究提供了新的研究方法和平台，有助于深入理解心肌细胞的生物力学特性以及心肌细胞之间、心肌细胞与胞外基质相互作用，对疾病检测、药物筛选、组织工程和再生医学研究具有重要价值。