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高分辨率大變形3D牽引力顯微鏡
細胞與材料相互作用量化分析系統(tǒng)，細胞引起的材料應(yīng)力和牽引場量化分析系統(tǒng)
背景及重要性：
牽引力顯微鏡 (TFM) 是一種量化細胞與材料相互作用的強大方法，在過去的二十年中為我們對細胞機械傳感和機械轉(zhuǎn)導(dǎo)的理解做出了重大貢獻。此外，三維 (3D) 成像和牽引力分析 (3D TFM) 的新進展凸顯了三維在影響各種細胞過程中的重要性。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算細胞表面牽引力。
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有的分辨率量化細胞位移場。這些結(jié)果提供了一些初步實驗證據(jù)，表明細胞確實能夠產(chǎn)生大的材料變形，這需要制定新的理論 TFM 框架來準確計算牽引力。基于我們之前的 3D TFM 技術(shù)，我們重新制定了我們的方法，以準確解釋大材料變形并定量對比和比較線性和大變形框架作為所應(yīng)用細胞變形的函數(shù)。在估計存在大變形梯度的情況下使用傳統(tǒng)線彈性方法相關(guān)的精度損失時要特別注意。我們重新制定了我們的方法，以準確地解釋大材料變形并定量對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)的精度損失時要特別注意。我們重新制定了我們的方法，以準確地解釋大材料變形并定量對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)的精度損失時要特別注意。
一種的高分辨率 3D TFM 系統(tǒng)，能夠計算完非線性的細胞引起的材料應(yīng)力和牽引場。通過利用近開發(fā)的 FIDVC 技術(shù)，可以以前所wei有的分辨率測量細胞位移場，并且計算時間比我們以前的 3D DVC 算法快一個數(shù)量級。通過擴展的迭代變形方法 (IDM) 可以提高計算速度和準確性分為三個維度，以及算法在GPU上的實現(xiàn)。個人計算機顯卡上的 GPU 實現(xiàn)允許廣泛的用戶群使用我們的新 LD 3D TFM 代碼，而無需求助于強大的計算核心。應(yīng)用有限或 LD 連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論來分析細胞牽引場的動機是通過對現(xiàn)有顯著位移梯度分布的實驗觀察得到保證的。
細胞會產(chǎn)生較大或有限的變形，應(yīng)變幅度高達 40%
高分辨率大變形3D牽引力顯微鏡