基于单层荧光颗粒的三维细胞牵引力的研究

摘要

细胞与细胞外微环境的力学相互作用对于细胞迁移、增殖和分化起着至关重要的作用。近年来,基于数字图像相关和数字体积相关方法的细胞牵引力研究得到了广泛的开展。然而,传统的基于数字图像相关的方法只能测量面内的变形;传统的基于数字体积相关的方法将荧光标记颗粒置于水凝胶基底内部,扫描层数过多导致图像采集时间长、光毒性增大。本文中,我们结合激光扫描共聚焦技术和数字体积相关方法,将单层荧光颗粒平铺在水凝胶表面,通过共聚焦显微镜采集细胞迁移过程中不同时刻的图像,采用二阶形函数的数字体积相关方法得到细胞-基底界面处的三维位移场和三维牵引力场。该方法采用单层荧光颗粒,不仅有效地降低了多层激光扫描产生的光毒性,还极大地减少了图像采集时间,从而在扫描同一序列图像时,细胞形态变化相对较小,提高了原始图像的准确性。并且,采用二阶形函数可以描述细胞迁移过程中基底产生的弯曲等更复杂形式的一阶形函数无法描述的变形。