非平面基底上的细胞牵引力测量
定量方法
2016-08-24 v1
摘要
动物细胞利用牵引力来感知其环境的力学和几何特性。测量这些牵引力需要结合细胞实验、图像处理和基于弹性理论的力重建的工作流。此类流程此前主要建立在平面基底上，此时可使用格林函数形式体系。本文我们引入了一种测量心肌肌成纤维细胞在非平面弹性基底上的牵引力的工作流。具有波浪状形貌的软弹性基底由聚二甲基硅氧烷（PDMS）微模塑而成，荧光标记微珠均匀分布于基底中。利用基于特征向量的这些标记微珠追踪，我们首先构建了基底的六面体网格。然后我们使用有限元方法（FEM）在该网格上求解了弹性边界体积正问题。利用数据模拟，我们表明可以通过求解相应的反问题来从基底变形重建牵引力，其中残差采用 L1 范数，零阶 Tikhonov 正则化采用 L2 范数。将此流程应用于实验数据，我们发现心肌肌成纤维细胞倾向于使其形状和力均与可变形波浪基底的长轴对齐。
引用
@article{arxiv.1605.08373,
title = {Measuring cellular traction forces on non-planar substrates},
author = {Jerome R. Soine and Nils Hersch and Georg Dreissen and Nico Hampe and Bernd Hoffmann and Rudolf Merkel and Ulrich S. Schwarz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.08373},
year = {2016}
}
备注
34 pages, 9 figures