提供Monolayer stress microscopy单层应力显微镜，3D单层应力显微镜

 细胞间应力被认为在组织形态发生、上皮-间质转化、伤口愈合和肿瘤进展中很重要

对于体外细胞单层的特殊情况，现在可以使用称为单层应力显微镜 (MSM)的方法绘制细胞与其相邻细胞之间施加的应力，

单层应力显微镜。a, 细胞-基质牵引力 T 之间物理关系的简化表示，之前已报道过 15，细胞间应力 σ 在这里shou次报道。细胞间压力源于不平衡的细胞-基质牵引力的积累。在单层 (b) 内的任何点，在实验室框架 (x,y)、(c) 中定义的细胞间应力具有剪切（σxy 和 σyx）和正常（σxx 和 σyy）分量。可以局部旋转该坐标系以获得主坐标系 (x',y'), (d)，其中剪应力消失，由此产生的法向应力称为主应力 (σmax 和 σmin)。相应的轴称为zui大轴，与 x' 对齐，zui小轴与 y' 对齐，主要方向。

Monolayer stress microscopy. a, Simplified representation of the physical relationship between cell–substrate tractions, T, which have been reported previously15, and intercellular stresses, σ, which are reported for the first time here. Intercellular stresses arise from the accumulation of unbalanced cell–substrate tractions. At any point within the monolayer (b), the intercellular stresses, defined in laboratory frame (x,y), (c), have shear (σxy, and σyx) and normal (σxx, and σyy) components. This frame can be rotated locally to obtain the principal frame (x′,y′), (d), where shear stresses vanish and the resulting normal stresses are called principal stresses σmax and σmin). The corresponding axes are called maximum, aligned with x′, and minimum, aligned with y′, principal orientations.

多细胞集落中力的集体传递在发育、内皮功能和伤口愈合等生物过程中起着重要作用。通过单层应力显微镜 (MSM) 对细胞内力的量化提高了我们对这些现象的理解，并为药物开发背景下收缩组织的功能筛选提供了广阔的前景。然而，当前的 MSM 方法存在一些局限性：它们假设单层仅横向变形，引入边界伪影，并且仅限于低通量应用。本论文解决了这些局限性，并在与生物学和生物技术相关的应用中shou次对三维 (3D) 细胞内应力进行了高通量量化，

提供一种 3D单层应力显微镜，该 3D单层应力显微镜shou次结合了单层弯曲。 3D单层应力显微镜测量细胞在柔性基底上施加的 3D 牵引应力，并通过在单层中施加力和力矩的平衡来计算细胞内应力。我们在不同大小和形状的微图案化细胞岛中展示 3D-MSM 测量。我们表明，由横向变形引起的细胞内应力会长距离传输，而弯曲引起的应力仍然局限于弯曲部位的 1-2 个细胞长度。我们假设弯曲引起的应力的局部效应在细胞外渗等过程中可能很重要，这些过程伴随着内皮的大 3D 偏转并需要局部渗透性变化。quan面的，

 3D单层应力显微镜还提出了一种新的高通量功能筛选试验，可量化心动周期中心肌细胞力的产生和刚度变化。该方法联合测量心肌细胞单层内的细胞内应力及其弹性模量。这种方法的主要新颖之处在于它利用细胞自身产生的力来探测它们的材料特性，因此是wanquan非侵入性的。我们通过在 hiPSC 心肌细胞单层上测试的一系列基准化合物的剂量反应测量来展示我们方法的概念验证应用。