Dorn, ArnauLuque-Rioja, ClaraCalero, MacarenaHerráez-Aguilar, DiegoMonroy, FranciscoCaselli, Niccolò2026-07-202026-07-202026-02-18Dorn, A, Luque-Rioja, C, Calero, M, Herráez-Aguilar, D, Monroy, F & Caselli, N 2026, 'Active Force Dynamics in Red Blood Cells Under Non-Invasive Optical Tweezers', Advanced Science, vol. 13, no. 10, e14778. https://doi.org/10.1002/advs.2025147782198-3844PubMedCentral: PMC12915208https://hdl.handle.net/10641/8082Publisher Copyright: © 2025 The Author(s). Advanced Science published by Wiley-VCH GmbH.Los glóbulos rojos (GR) soportan tensiones mecánicas asociadas al flujo microcirculatorio mediante un parpadeo de la membrana plasmática impulsado por ATP. Este es un fenómeno activo impulsado por proteínas motoras que regulan las interacciones entre el citoesqueleto de espectrina y la bicapa lipídica; se manifiesta en fluctuaciones de forma del GR que reflejan el estado mecánico y metabólico de la célula. Sin embargo, la cuantificación directa de las fuerzas y los costes energéticos subyacentes a este comportamiento fuera del equilibrio sigue siendo desafiante debido a la invasividad de las técnicas existentes. Aquí se emplea un método mínimamente invasivo que combina pinzas ópticas sin esferas y de baja potencia con microscopía video de alta velocidad para rastrear fuerzas locales de membrana y desplazamientos en GR individuales durante el mismo intervalo temporal. Esta medición dual independiente permite la construcción de un espacio fase mecano-dinámico para los GR bajo diferentes tratamientos químicos, lo que posibilita diferenciar entre estados metabólicos y estructurales basándose en sus firmas fuerza-fluctuación. La cuantificación del trabajo mecánico durante el parpadeo demuestra que el ablandamiento de la membrana aumenta las fluctuaciones mientras eleva la disipación energética. La metodología de pinzas ópticas propuesta proporciona un marco robusto para mapear la mecánica activa de células vivas, permitiendo una exploración precisa de la fisiología celular y la detección de disfunción biomecánica en enfermedades. [Traducción automática al español; idioma original: inglés.]Red blood cells (RBCs) sustain mechanical stresses associated with microcirculatory flow through ATP-driven plasma membrane flickering. This is an active phenomenon driven by motor proteins that regulate interactions between the spectrin cytoskeleton and the lipid bilayer; it is manifested in RBC shape fluctuations reflecting the cell's mechanical and metabolic state. Yet, direct quantification of the forces and energetic costs underlying this non-equilibrium behavior remains challenging due to the invasiveness of existing techniques. Here, a minimally invasive method that combines bead-free, low-power optical tweezers with high-speed video microscopy is employed to track local membrane forces and displacements in single RBCs during the same time window. This independent dual-channel measurement enables the construction of a mechano-dynamic phase space for RBCs under different chemical treatments, which allows for differentiating between metabolic and structural states based on their fluctuation-force signatures. Quantification of mechanical work during flickering demonstrates that membrane softening enhances fluctuations while elevating energy dissipation. The proposed optical tweezers methodology provides a robust framework for mapping the active mechanics of living cells, enabling precise probing of cellular physiology and detection of biomechanical dysfunction in diseases.133202244enghttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/mechanobiologyoptical tweezersred blood cellOptical tweezersMechanobiologyRed blood cellMedicine (miscellaneous)General Chemical EngineeringBiochemistry, Genetics and Molecular Biology (miscellaneous)General Materials ScienceGeneral EngineeringGeneral Physics and AstronomyJournal ArticleYesyesjournal articleopen access10.1002/advs.202514778https://www.scopus.com/pages/publications/105025591760https://www.scopus.com/pages/publications/105025591760#tab=citedBy