3D單細(xì)胞數(shù)字圖譜分析系統(tǒng)

高分辨率大變形3D牽引力顯微鏡，細(xì)胞與材料相互作用量化分析系統(tǒng)，細(xì)胞引起的材料應(yīng)力和牽引場(chǎng)量化分析系統(tǒng)

背景及重要性：

牽引力顯微鏡 (TFM) 是一種量化細(xì)胞與材料相互作用的強(qiáng)大方法，在過去的二十年中為我們對(duì)細(xì)胞機(jī)械傳感和機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)的理解做出了重大貢獻(xiàn)。此外，三維 (3D) 成像和牽引力分析 (3D TFM) 的新進(jìn)展凸顯了三維在影響各種細(xì)胞過程中的重要性。然而，無論維數(shù)如何，幾乎所有 TFM 方法都依賴于線彈性理論框架來計(jì)算細(xì)胞表面牽引力。

在這里，我們提供一種新的高分辨率 3D TFM 算法，該算法利用大變形公式以前所wei有的分辨率量化細(xì)胞位移場(chǎng)。這些結(jié)果提供了一些初步實(shí)驗(yàn)證據(jù)，表明細(xì)胞確實(shí)能夠產(chǎn)生大的材料變形，這需要制定新的理論 TFM 框架來準(zhǔn)確計(jì)算牽引力。基于我們之前的 3D TFM 技術(shù)，我們重新制定了我們的方法，以準(zhǔn)確解釋大材料變形并定量對(duì)比和比較線性和大變形框架作為所應(yīng)用細(xì)胞變形的函數(shù)。在估計(jì)存在大變形梯度的情況下使用傳統(tǒng)線彈性方法相關(guān)的精度損失時(shí)要特別注意。我們重新制定了我們的方法，以準(zhǔn)確地解釋大材料變形并定量對(duì)比和比較線性和大變形框架作為所應(yīng)用單元變形的函數(shù)。在估計(jì)存在大變形梯度的情況下使用傳統(tǒng)線彈性方法相關(guān)的精度損失時(shí)要特別注意。我們重新制定了我們的方法，以準(zhǔn)確地解釋大材料變形并定量對(duì)比和比較線性和大變形框架作為所應(yīng)用單元變形的函數(shù)。在估計(jì)存在大變形梯度的情況下使用傳統(tǒng)線彈性方法相關(guān)的精度損失時(shí)要特別注意。

一種的高分辨率 3D TFM 系統(tǒng)，能夠計(jì)算完非線性的細(xì)胞引起的材料應(yīng)力和牽引場(chǎng)。通過利用近開發(fā)的 FIDVC 技術(shù)，可以以前所wei有的分辨率測(cè)量細(xì)胞位移場(chǎng)，并且計(jì)算時(shí)間比我們以前的 3D DVC 算法快一個(gè)數(shù)量級(jí)。通過擴(kuò)展的迭代變形方法 (IDM) 可以提高計(jì)算速度和準(zhǔn)確性分為三個(gè)維度，以及算法在GPU上的實(shí)現(xiàn)。個(gè)人計(jì)算機(jī)顯卡上的 GPU 實(shí)現(xiàn)允許廣泛的用戶群使用我們的新 LD 3D TFM 代碼，而無需求助于強(qiáng)大的計(jì)算核心。應(yīng)用有限或 LD 連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論來分析細(xì)胞牽引場(chǎng)的動(dòng)機(jī)是通過對(duì)現(xiàn)有顯著位移梯度分布的實(shí)驗(yàn)觀察得到保證的。

細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生較大或有限的變形，應(yīng)變幅度高達(dá) 40%

3D單細(xì)胞數(shù)字圖譜分析系統(tǒng)