细胞牵引力与单层应力量化分析系统（细胞集落力产生与传递分析、细胞单层力产生与传递分析、细胞跨边界力产生与传递分析系统）

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       该系统可让您分析在二维表面上生长的细胞、细胞集落和融合细胞层中的力生成和应力。系统集成牵引力显微量化分析和单层应力显微量化分析面的功能。除了应力和力生成的标准测量之外，它还包括线张力，一种专门用于跨细胞边界的力传递的测量。用户只需要简单设置几个参数，选择感兴趣的区域，检查输入参数和中间结果，并计算描述力、应力及其分布的各种参数，就可以对此类实验进行面评估，可让您快速分析可视化大型数据集。

      该系统为研究细胞片层和细胞-细胞粘附连接力的集体迁移行为，为理解生物力学力在细胞-细胞/细胞-ECM 界面上的作用提供了简洁易用的方法，为理解生物力在单个细胞、细胞集落、细胞-细胞/细胞-ECM界面上的作用提供了新方法，为革新再生医学、疾病建模和药物发现的突破性技术打开大门，阐明了细胞迁移、增殖、分化、重塑和机械感知其微环境机制许多方面。

系统框架流程图：

A：该系统的TFM和单层应力显微镜分析的工作流程。B：数据组织结构。输入图像为橙色，中间结果为黄色，终输出为绿色的标量度量形式。定义细胞边界和计算应变能、收缩率和单层应力的区域的掩码为浅蓝色。

系统特点：

1、量化分析功能智能强大、操作界面简洁明了：

该系统集成自动化的样品直径测量、显微校正、自动化测量、分析工具插件，自动化的牵引力分析、形变测量、应力分析、力生成等，只需要简单填写基底的机械参数，然后通过鼠标圈点，

即按"start"自动化分析基底上生长的细胞与ECM间、细胞与细胞间、细胞、细胞集落和融合细胞层中的力生成和应力，除了应力和力生成的标准测量之外，还可以进行线张力测量(一

种专门用于跨细胞边界的力传递的测量)。

①：复选框以选择特定的分析步骤（形变分析、牵引力分析、应力分析、力生成）。

②：输入选择需要分析的图像、自动化漂移校正和细胞边界的半自动分割。

③：用于在分析数据库中的所有帧或仅分析当前查看的帧之间进行选择的下拉菜单。

④：PIV 和 TFM 的参数。

 ⑤：用于计算牵引力、应力、收缩性、应变能和线张力的用户选择区域（红色轮廓）和单元边界（绿色）。

⑥：简洁易用的工具通过绘制mask来选择区域（细胞单层、集落等）和细胞格边界。

⑦：图像帧导航条。简洁明了使用 Page Up 和 Page Down 键导航图层，使用左右箭头键导航框架。

⑧：界面化面板调整图像显示的对比度和亮度。便于手动分割细胞、集落、单层等的边界。

2、量化分析面精准：形变场、牵引场、收缩性、应变能和细胞应力以及沿细胞边界的线张力和法向应力

A：细胞通过胰蛋白酶消化分离前后的底物包埋荧光珠图像。B：基底变形场。C：牵引力场。用户选择随后计算收缩性、应变能和细胞应力的区域（红色轮廓）。D：细胞集落图像；用 tdTomato-Farnesyl 进行荧光膜染色。E：细胞集落中平均法向应力的对值。F：沿细胞边界的线张力。橙色虚线标记细胞集落的外边缘。

 该系统可以输出所有场（变形、牵引力、应力），并绘制为矢量场或热图。还可以绘制细胞间力传导和应变能密度（参见上图）。用户可以完控制生成哪些图。所有计算出的标量结果都保存在一个制表符分隔的文本文件中。可以使用标准文本编辑器或 Excel 等数据分析工具打开结果文本文件等。

3、该系统专门使用傅里叶变换牵引细胞术算法 。该算法简单、稳健且完善，

该系统细胞力产生和应力的典型测量：

• 基材变形

• 应变能

• 收缩力

• 平均法向应力和剪切应力

• 应力分布

• 跨细胞边界作用的力等