基于图形化弹性基底的细胞牵引力测量研究

细胞牵引力显微镜方法是测量细胞牵引力的主流工具之一,该方法一般使用荧光微珠作为标志点,通过测量细胞牵引力作用下荧光微珠的位移场,反演得出细胞牵引力场。由于荧光微珠在基底分布的深度不可控,但计算时候默认所有微珠分布在基底表面,一定程度上降低了细胞牵引力场的计算精度。针对荧光微珠深度不可控的问题,提出在弹性基底表面加工图形阵列作为基底变形标志点,开展细胞牵引力测量的方法。在聚二甲基硅氧烷基底表面设计直径3μm,高度0.8μm的凸台阵列作为基底位移标志点。使用有限元仿真软件在图形化基底表面不同位置施加外力,仿真得到凸台阵列的位移场,利用牵引力反演算法计算得到力场,与仿真过程中输入的外力场相比较,结果一致。使用乳鼠心肌细胞在设计加工的图形化弹性基底上开展了牵引力测量实验,并计算得出牵引力场。仿真和实验均表明图形化弹性基底适用于细胞牵引力的测量,为心肌相关疾病病理研究提供了新的研究手段。