导语：

传统渗透压理论已指导医学实践逾百年。然而，南京中医药大学郭军教授团队的研究指出，基于“渗透压仪”建立的静态认知，可能忽略了生命体内精妙而动态的真相。

传统渗透压理论源于1886年范特霍夫公式：渗透压仅取决于溶质粒子数量，与种类和大小无关。基于此发展的等渗溶液配制技术沿用至今。然而，理论上完美的“等渗”溶液，为何有时在生命体内却显得“失效”？

当传统的“等渗”理论遇见生命的复杂体系

诸多临床现象，使其陷入解释的困境：

1. “等渗”不等于“等张”：实验显示，1.9%的尿素溶液与0.9%的生理盐水理论渗透压相等，但前者会导致红细胞溶血，而后者不会。

2. 被低估的血浆蛋白作用：依据传统公式，血浆蛋白贡献的胶体渗透压数值很低（仅约1.3 mOsm/L），但其对维持血容量、防止组织水肿不可或缺。

3. 细胞的主动调节能力：人体大多数细胞处于低渗环境时，并不会被动持续膨胀，而是能启动“调节性容积减少”（RVD）等机制进行自我保护与适应。

这些矛盾共同揭示：生命系统调控渗透与容积的法则，远比传统的静态半透膜模型更为精密和动态。其根源在于，细胞膜并非被动的“半透膜”，其上密布着对各种离子（如Na⁺、K⁺）和水分子具有高度选择性的通道与泵。离子的跨膜转运是一个受细胞精密调控的主动过程，而非单纯的物理扩散。

破局之钥：中间纤维角度荧光张力探针

如果传统检测方法只能测量溶质的静态数量，那么要理解生命活动，就必须关注其动态的力学过程。该如何直接观测活细胞所承受的渗透张力？

南京中医药大学郭军教授团队为此开发了一项创新技术——中间纤维角度荧光张力探针。该技术基于荧光共振能量转移（FRET）原理，研究人员将一对对机械牵拉力敏感的荧光蛋白模块，特异性地锚定在细胞骨架的中间纤维上。其工作机制如下：

1. 当细胞内外渗透环境平衡时，探针特定的分子构象得以维持，呈现荧光能量传递状态。

2. 当渗透压变化时，细胞骨架发生牵拉形变，改变探针的分子构象，从而引起荧光能量传递信号变化。

简言之，该探针能将细胞内部因渗透压变化而产生的微观力学信号，实时、动态地转换为可直接观测的光学信号，实现了对细胞渗透张力的直接可视化测量。

从“传统渗透”到“生物渗透”：新理论的诞生

借助上述检测技术，团队发现渗透压对细胞的作用并非简单的“高浓度侧吸水”，其本质是“电信号”与“力学活动”的精密协同。郭军教授团队将此动态、受调控的过程定义为“生物渗透压的力电协同机制”。

其中，游离蛋白纳米颗粒扮演核心角色，通过吸附特定离子调节细胞膜电位，进而影响电压依赖离子通道的开闭及胞内外离子选择性扩散。

例如，胞外Na⁺大量内流，其主要作用并非直接“拉入水分”，而是减弱了Na⁺自身的向内渗透趋势，相对增强了细胞内钾离子向外的渗透优势。正是不同离子间渗透趋势的动态抗衡与转换，最终驱动了水分跨膜流动的方向与强度。

重新审视临床：安全与疗效的新维度

这一新视角为临床实践带来深刻启示：

1. 重新评估输液安全：“等渗即安全”的传统观念需修正，注射液的实际生物效应可能因患者个体状态而异。对有多种基础病、心肾功能不全等患者，需建立更精细的评估策略。

2. 揭示疾病新机制：许多水肿性疾病（如脑水肿）的发生发展，其核心可能在于“生物渗透压”动态调控网络的失调，其中蛋白纳米颗粒的异常或许是关键环节。

3. 开拓治疗新路径：针对性干预细胞内蛋白纳米颗粒的形成与功能，有望为水肿及相关疾病开辟全新的药物研发与治疗方向。

结语

从范特霍夫理想化的U型管模型，到如今活细胞内动态可视的荧光张力探针，人类对渗透压的理解，正经历着从简单物理化学公式到复杂生物调控网络的范式跨越。

南京中医药大学团队的这项研究，不仅是对一项沿用百年的测量技术的追问，更是对我们认知生命基本逻辑的一次重要观念革新。

展望未来，基于“生物渗透压”理论所开发的更准确诊断工具与更个体化治疗策略，有望为守护人类健康开启一扇全新的大门。

参考文献

1、  王映菲, 郭军. 反思“渗透压仪”在人体渗透势能检测的百年应用.生命的化学, 2025, 45(5): 912-916.

2、  Wang YF, Zheng ZH, Guo J. Protein nanoparticles control bio-osmotic pressure via electromechanical collaboration. Biophys Rev. Published 2025 Nov 8 doi: 10.1007/s12551 -025-01380-0.

3、  Zheng Z, Nie A, Wu X, et al. Electromechanical Regulation Underlying Protein Nanoparticle-Induced Osmotic Pressure in Neurotoxic Edema. Int J Nanomedicine. 2025;20:4145-4163. Published 2025 Apr 5. doi:10.2147/IJN.S503181

撰稿人：周彦均