红细胞进行生命活动的重要基础，是红细胞膜具有正常的结构和功能状态。总量上占整个红细胞3%的红细胞膜[6]，由膜骨架蛋白网络和脂质双层构成。脂质双层由磷脂，胆固醇和糖脂组成。它们都属于两性分子，在水质环境中，亲水端向外，疏水端向内，形成双层环境。蛋白质以内在蛋白和周边蛋白两种形式与膜脂质相结合。红细胞膜表面平滑柔顺，它将细胞包裹起来，使其能够保持相对稳定的状态，以维持正常的生命活动。

1.2 红细胞弹性及变形性

红细胞粘性、弹性、粘弹性、弹塑性皆为红细胞变形能力的综合表现[7]。它们都与红细胞膜的微观结构紧密关联。且在一般情况下，红细胞内液呈牛顿流体特性[8][9][10]，故红细胞的变形性主要取决于膜的力学特性——弹性。红细胞的膜弹性及其变形性是红细胞功能活性和血液生理功能的重要指标，同时也是研究红细胞微观力学特征以及全血流变学性质的基础。它显示了红细胞变形通过毛细血管和向组织器官输送氧气的能力。研究表明[11]，哺乳动物的毛细血管直径约为4微米，通常小于红细胞直径。这就要求红细胞必须能够灵活改变自身形状，从而自由无损伤地穿行于直径比自身还要狭小的毛细血管，通过以后仍然恢复原状。由此可见，红细胞必然具备惊人的柔韧性。因此，红细胞的变形能力在血液循环以及组织器官的代谢活动中起着极为重要的作用。此外，红细胞的变形性还会影响血液粘度和血流阻力[6]。临床研究表明[3]，一些疾病的发病机理和病程发展过程中都伴随着红细胞变形能力的异常，如癌症、疟疾、心脑血管病、遗传性贫血症和血液循环系统障碍等。所以，红细胞的变形特性对于许多疾病的预防与诊断都具有重要意义。

1.3 红细胞的膜弹性及变形性的测量方法

正因红细胞的膜弹性及变形性具有重要作用，人们便想法设法寻找准确可行的测量方法。如今已发展出多种测量红细胞膜弹性的方法，如微吸量管法[12]，激光衍射法[13]，双光镊法[14]。其中，对于单个细胞膜弹性的测量，可采用周辉等人建立的单光镊技术[15]。相对于双光镊法，其具有简单可靠、易于实现等独特优点。

对于红细胞变形性的测量，主要可采取：离心沉降法、粘性测量法、光测量法（包括反射和衍射测量法）、电测量法（如电阻脉冲频谱分析法）、微管吮吸法、表面附着和纤维拦截法等。其中，粘性测量法、激光衍射法以及微孔筛滤法是目前国际上在临床血液流变学的研究中使用最多的方法[6]。

在本实验中，利用光镊显微操纵技术直接拉伸并测量红细胞的最大相对伸长量，来表征红细胞整体的弹性性能。探索在相同辐照时间、不同功率激光以及相同功率激光、不同辐照时间下，红细胞力学特性的变化规律，并对其中的机理给出科学合理的解释。

1.4 激光光镊技术原理

光镊，全称单光束梯度力势阱。由美国贝尔实验室科学家Ashkin于1986年发明[16]。它是利用激光与物质微粒间进行动量传递时的力学效应而形成的三维光学势阱，能够捕获和操控微纳米尺度范围的微观粒子，自发明以来已发展成为对微纳米尺度微粒操控和皮牛顿量级力测量的重要工具。

众所周知，光波属于电磁波，它既有能量也有动量。光与物质相互作用时，能量和动量的传递同时存在。动量的传递常表现为压力，简称光压。但在实际应用中，人们经常以光热转换、光电转换以及光化转换这三种主要方式利用光的能量，却很少利用光的动量。究其原因，主要是生活中所接触到的自然光与照明光等的力学效应都很微弱。毫瓦级功率的光仅可以产生皮牛顿级的作用力[17]，宏观上很难引起人们的直接感受。激光技术的诞生使得光与物体相互作用时能够产生明显的力学效应，从而为在实验上验证光辐射压力的存在提供了可能。当具有动量的激光与物质微粒相互作用时，会伴随动量的传递。由动量定理可知，光会对物质微粒施加作用力，并由此引起物体位移和速度改变，这就是光的力学效应。