在水凝中使用广场频域光终身成像显微镜 (FD-FLIM) 和图像分割的快速时隔3D氧气张力测量

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 细胞生物学 细胞生物学
• 显微镜的使用方法

背景情况:

• 细胞功能受到氧气张力的影响很大,因此在生理学和病理学研究中需要精确的测量.
• 在体外水凝模型被用于在特定的氧微环境中研究细胞,但3D氧张力表征仍然具有挑战性.
• 高时空分辨率对于理解细胞微环境中的动态氧变化至关重要.

研究的目的:

• 为水凝开发一种快速,时间缩短的3D氧气张力测量方法.
• 为了能够在3D细胞培养模型中对氧度梯度进行定量分析.
• 为了研究受控氧微环境中的细胞活动.

主要方法:

• 使用了对氧气敏感的光微珠和频域光终身成像显微镜 (FD-FLIM).
• 实现了用于自动化z-stack图像采集的机动化阶段,以实现3D成像.
• 采用K-means集群机器学习算法用于微珠识别和位置跟踪.

主要成果:

• 在水凝中成功地进行了快速时差的3D氧气张力测量.
• 在媒介交换期间,与瘤球体相邻的3D氧气张力概况的特征.
• 验证了3D空间时空氧气张力概况的定量测量.

结论:

• 开发的方法为在水凝中的快速3D氧张力映射提供了一个功能性工具.
• 该方法允许对细胞微环境中的氧气动态进行定量分析.
• 该技术在精确控制的氧气条件下研究细胞行为和反应的巨大潜力.