為了使癌細胞轉移，它們必須首先擺脫腫瘤自身的防御。大多數腫瘤都被包裹在保護性“基底”膜中，該膜是一種柔軟的薄膜，可在癌細胞生長和分裂時將其固定在適當的位置。在擴散到身體的其他部位之前，細胞必須穿透基底膜，這種物質本身對于科學家來說很難分辨。
現在，麻省理工學院的工程師們對乳腺癌腫瘤的基底膜進行了研究，發現這種看似細膩的涂層像保鮮膜一樣堅韌，但是卻像氣球一樣具有彈性，能夠膨脹到其原始尺寸的兩倍。研究小組發現，基底膜隨著膨脹不僅不會變軟，反而會變硬。
這種堅硬而又富有彈性的特性可能有助于基底膜控制腫瘤的生長方式。膜在擴張時似乎變硬的事實表明，它們可能至少在一定程度上限制了腫瘤的生長和擴散或轉移的潛力。
該研究的主要作者, 麻省理工學院機械工程系副教授Ming Guo說：“現在我們可以考慮添加新材料或藥物的方法，以進一步增強這種增強作用，并增加膜的韌性以防止癌細胞突破。”
基底膜不僅包裹癌細胞，而且包裹健康的組織和器官。該膜是可以作為物理支撐，將組織和器官固定在適當的位置，并有助于塑造其幾何形狀，同時還使它們保持分離和*。
Guo的研究小組專門研究細胞力學，重點研究癌細胞的行為以及促使腫瘤轉移的過程。研究人員一直在研究這些細胞在體內遷移時如何與周圍環境相互作用。
為了測量膜的性能，科學家采用了原子力顯微鏡（AFM）微型機械探針輕輕推動膜表面。使表面變形所需的力可以使研究人員了解材料的抵抗力或彈性。但是，由于基底膜非常薄且難以與下面的組織分離，因此從AFM測量中很難知道除下面的組織以外，膜的阻力來自于什么地方。
相反，研究小組使用了一種類似于吹氣球的簡單技術來隔離膜并測量其彈性。他們首先培養了人類乳腺癌細胞，該細胞自然分泌蛋白質，在稱為腫瘤球體的細胞群周圍形成膜。他們長出了幾個大小不同的球體，并在每個腫瘤中插入了玻璃微針。他們在受控壓力下向腫瘤注入液體，使膜從細胞上脫離并像氣球一樣膨脹。
研究人員施加各種恒定壓力使膜膨脹，直到膜達到穩態或不再膨脹，然后關閉壓力。當他們給每個球體充氣時，研究人員觀察到，盡管基膜的充氣和放氣能力表明它通常像氣球一樣具有彈性，但這種行為的更具體細節卻有所不同。 “通常，一旦氣球的半徑增加約38％，就無需再用力吹氣了。只要保持壓力，氣球就會急劇膨脹。”在由線性彈性材料制成的氣球中可以看到這種現象，即“卡扣不穩定性”，這意味著它們的固有彈性或剛度不會隨著變形或膨脹而改變。但是，根據他們的測量結果，研究人員發現，基底膜在膨脹時變得更硬，或更具有抵抗力，這表明該材料具有非線性彈性，并且能夠隨著變形而改變其剛度。
該小組計劃測量在癌癥發展的不同階段的膜的特性，以及在健康組織和器官周圍的行為。他們還在探索改變膜的彈性的方法，以查看使其變硬是否可以防止癌細胞惡化。
