細胞牽引力與單層應力量化分析系統(tǒng)（細胞集落力產(chǎn)生與傳遞分析、細胞單層力產(chǎn)生與傳遞分析、細胞跨邊界力產(chǎn)生與傳遞分析系統(tǒng)）

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細胞牽引力連接力收縮力分析系統(tǒng)

該系統(tǒng)可讓您分析在二維表面上生長的細胞、細胞集落和融合細胞層中的力生成和應力。系統(tǒng)集成牽引力顯微量化分析和單層應力顯微量化分析面的功能。除了應力和力生成的標準測量之外，它還包括線張力，一種專門用于跨細胞邊界的力傳遞的測量。用戶只需要簡單設置幾個參數(shù)，選擇感興趣的區(qū)域，檢查輸入?yún)?shù)和中間結(jié)果，并計算描述力、應力及其分布的各種參數(shù)，就可以對此類實驗進行面評估，可讓您快速分析可視化大型數(shù)據(jù)集。

該系統(tǒng)為研究細胞片層和細胞-細胞粘附連接力的集體遷移行為，為理解生物力學力在細胞-細胞/細胞-ECM 界面上的作用提供了簡潔易用的方法，為理解生物力在單個細胞、細胞集落、細胞-細胞/細胞-ECM界面上的作用提供了新方法，為革新再生醫(yī)學、疾病建模和藥物發(fā)現(xiàn)的突破性技術打開大門，闡明了細胞遷移、增殖、分化、重塑和機械感知其微環(huán)境機制許多方面。

系統(tǒng)框架流程圖：

A：該系統(tǒng)的TFM和單層應力顯微鏡分析的工作流程。B：數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)。輸入圖像為橙色，中間結(jié)果為黃色，終輸出為綠色的標量度量形式。定義細胞邊界和計算應變能、收縮率和單層應力的區(qū)域的掩碼為淺藍色。

系統(tǒng)特點：

1、量化分析功能智能強大、操作界面簡潔明了：

該系統(tǒng)集成自動化的樣品直徑測量、顯微校正、自動化測量、分析工具插件，自動化的牽引力分析、形變測量、應力分析、力生成等，只需要簡單填寫基底的機械參數(shù)，然后通過鼠標圈點，

即按"start"自動化分析基底上生長的細胞與ECM間、細胞與細胞間、細胞、細胞集落和融合細胞層中的力生成和應力，除了應力和力生成的標準測量之外，還可以進行線張力測量(一

種專門用于跨細胞邊界的力傳遞的測量)。

①：復選框以選擇特定的分析步驟（形變分析、牽引力分析、應力分析、力生成）。

②：輸入選擇需要分析的圖像、自動化漂移校正和細胞邊界的半自動分割。

③：用于在分析數(shù)據(jù)庫中的所有幀或僅分析當前查看的幀之間進行選擇的下拉菜單。

④：PIV 和 TFM 的參數(shù)。

⑤：用于計算牽引力、應力、收縮性、應變能和線張力的用戶選擇區(qū)域（紅色輪廓）和單元邊界（綠色）。

⑥：簡潔易用的工具通過繪制mask來選擇區(qū)域（細胞單層、集落等）和細胞格邊界。

⑦：圖像幀導航條。簡潔明了使用 Page Up 和 Page Down 鍵導航圖層，使用左右箭頭鍵導航框架。

⑧：界面化面板調(diào)整圖像顯示的對比度和亮度。便于手動分割細胞、集落、單層等的邊界。

2、量化分析面精準：形變場、牽引場、收縮性、應變能和細胞應力以及沿細胞邊界的線張力和法向應力

A：細胞通過yi蛋白酶消化分離前后的底物包埋熒光珠圖像。B：基底變形場。C：牽引力場。用戶選擇隨后計算收縮性、應變能和細胞應力的區(qū)域（紅色輪廓）。D：細胞集落圖像；用 tdTomato-Farnesyl 進行熒光膜染色。E：細胞集落中平均法向應力的對值。F：沿細胞邊界的線張力。橙色虛線標記細胞集落的外邊緣。

該系統(tǒng)可以輸出所有場（變形、牽引力、應力），并繪制為矢量場或熱圖。還可以繪制細胞間力傳導和應變能密度（參見上圖）。用戶可以完控制生成哪些圖。所有計算出的標量結(jié)果都保存在一個制表符分隔的文本文件中。可以使用標準文本編輯器或 Excel 等數(shù)據(jù)分析工具打開結(jié)果文本文件等。

3、該系統(tǒng)專門使用傅里葉變換牽引細胞術算法 。該算法簡單、穩(wěn)健且完善，

該系統(tǒng)細胞力產(chǎn)生和應力的典型測量：

• 基材變形

• 應變能

• 收縮力

• 平均法向應力和剪切應力

• 應力分布

• 跨細胞邊界作用的力等

細胞牽引力連接力收縮力分析系統(tǒng)