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选择素(selectin)与配体(ligand)相互作用在诸如炎症反应、肿瘤转移、淋巴细胞归巢等生物学过程中具有重要作用。许多研究表明，在炎症反应的初期，白细胞在激活的内皮细胞表面发生的滚动过程是由P-选择素(P-selectin)及其配体-P-选择素糖蛋白配体-1(P-selectin glycoprotein ligand-1，PSGL-1)之间的快速反应行为所介导的。P-选择素(P-selectin)表达于活化的血小板和血管内皮细胞表面，其配体PSGL-1表达于白细胞微绒毛上。血流产生的作用力影响选择素-配体键解离。已有工作采用采用原子力显微镜、生物膜力探针、微悬臂梁、流动腔、光镊等实验技术对P-选择素-PSGL-1相互作用动力学进行了深入和广泛的研究，但是，由于受实验技术的限制，未能对较低加载率(rf＜102 pN/s)下P-选择素-PSGL-1键的断裂力谱进行定量描述；同时，低的探针刚度对于低加载率下键解离的调控作用也并不清楚。
本文采用低刚度(k～10-3-10-2 pN/nm)的光镊系统对加载率rf≤188 pN/s下P-选择素-PSGL-1键的断裂力进行测量。实验结果显示：在加载率小于20 pN/s下，键断裂的最可几力基本不随加载率的增加而增加；在光镊刚度小于47.0×10-3pN/nm时，在相同加载率下，键的断裂力分布随速度、刚度的不同组合发生变化，键断裂的最可儿力随刚度的增加而增加。实验结果提示：加载率与实验测得的断裂力和反应动力学常数不是一一对应关系，探针刚度在低加载率下对键的解离起着主导作用。当分子(刚度km)与探针(刚度k)链接，将分子载体(玻璃小球)视为刚体，可以看作两弹簧串联，系统有效刚度(k)由1/ks=1/km+1/k决定。当小于分子刚度的探针与分子相链接，增大了反应势垒的宽度，而对势垒高度的影响有限。反应势垒的宽度决定了负反应率对外力的敏感性，从而改变了反应动力学常数和断裂力。值得一提的是，对选择素-配体在低刚度(低加载率)下的研究为理解其生理功能提供了生物物理基础。通过粘附分子所在的生理材料对键施加力的作用，在概念上就像用一个机械弹簧拉动化学反应，而这个弹簧模拟了与结合位点相连的材料的柔度性质。拉动这个等价弹簧产生的力降低了化学反应的活化能势垒，促进了键的解离。已有研究表明，粘附键形成以后，在血流产生的拉力作用下，表达PSGL-1的白细胞微绒毛能被拉伸(microvillus extension)或者从膜上拉出一个桶装细丝形成拖尾(tether)。拉伸时，其相当于一个刚度等于0.043 pN/nm的弹簧，而形成拖尾时，刚度更小。微绒毛的拉伸或者拖尾的形成都能降低施加在粘附键上的拉力，因而延长键在高生理剪切下的寿命。本研究采用的探针刚度在2.5-47×10-3 pN/nm之间，探针刚度的变化正好模拟了在血流剪切下微绒毛的拉伸和拖尾对P-选择素-PSGL-1键解离的影响。实验拟合的负反应率和能量势垒参数反应了外力作用下细胞表面微绒毛的拉伸和P-选择素-PSGL-1分子拉伸的协同作用，研究结果为深入理解高剪切下的流动增强现象提供新信息。