Цель работы — исследование упруговязкостных свойств биологических мембран как интегрального показателя функционального состояния мембран, клеточных органелл и клеток в целом. Объектами исследования были биомеханические свойства ядерных и митохондриальных мембран клеток печени и миокарда.

В результате исследований разработаны методы атомно-силовой микроскопии для изучения изолированных животных клеток и их структур. На этой основе впервые разработан метод динамической силовой спектроскопии для цитологических объектов. Сущность метода заключается в анализе колебаний зонда в результате кратковременного контактного взаимодействия острия зонда с исследуемой поверхностью. Выведена формула, где для расчета модулей эффективной упругости биологических мембран используются кривые «амплитуда — расстояние» (положение зонда).

Впервые проведено количественное измерение модулей упругости мембран изолированных митохондрий и ядер. Результаты расчетов показали значения в диапазоне 70–400 МПа. При деформировании объектов анализирующим зондом на глубину 10–20 нм значения для обоих органелл оказались близки и составили разброс от 70 до 120 МПа. При глубине деформирования 50–70 нм, при которой оценивается упругость сразу двух мембранных слоев, модуль упругости митохондрий составил 150–220 МПа, а ядер — 200–450 МПа.

Полученные результаты демонстрируют перспективы прямых количественных измерений интегральных биомеханических свойств клеточных мембран. Следует отметить, что большинство экспериментальных исследований в этой области носит качественный или относительный характер (например, оценка упругостных свойств по микровязкости, определяемой липидными и белковыми зондами).