在单细胞心肌细胞中同时分析收缩性和的新型非侵入性光学框架
Xavier Marimon1, Ferran Esquinas2, Miquel Ferrer3
1Automatic Control Department, Universitat Politècnica de Catalunya (UPC-BarcelonaTECH), Barcelona, Spain; Institut de Recerca Sant Joan de Déu (IRSJD), Spain; Bioengineering Institute of Technology, Universitat Internacional de Catalunya (UIC), Barcelona, Spain.
Journal of the mechanical behavior of biomedical materials
|November 20, 2024
概括
这项研究引入了一种使用数字图像相关性 (DIC) 的新视频方法,同时测量心肌细胞收缩和信号. 这种低成本,非侵入性技术为长期细胞收缩性研究提供了优势.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 细胞力学 细胞力学
- 生物物理学的生物物理.
背景情况:
- 了解心肌细胞收缩性对于心脏研究至关重要.
- 测量细胞收缩的现有方法可能是侵入性的或昂贵的.
- 同时分析心肌细胞中的机械和信号是具有挑战性的.
研究的目的:
- 开发一种低成本,非侵入性,无标签的基于视频的方法,用于同时分析心肌细胞收缩和细胞内.
- 为了验证数字图像相关性 (DIC) 算法的稳定性,用于测量细胞变形.
- 将细胞变形与细胞内信号相关联,以全面了解心肌细胞功能.
主要方法:
- 从实验力学中利用数字图像相关性 (DIC) 算法来分析心肌细胞跳动的视频记录.
- 使用光染料的成像来监测细胞内 (Ca2+) 水平.
- 开发一种独立于细胞方向的新变形测量方法,以与信号相关联.
- 使用合成增强数据与模拟的转换,旋转和变形验证DIC算法.
主要成果:
- 拟议的基于DIC的视频方法准确地估计了心肌细胞跳动中的位移,应变场和肉膜长度.
- 在测量的细胞收缩和细胞内信号之间建立了强烈的时间相关性.
- 该方法通过与合成数据和实体实验记录的验证来证明其稳定性.
- 开发的变形测量方法证明有效验证诱导的收缩,独立于细胞方向.
结论:
- 开发的DIC视频方法提供了一种强大,低成本和非侵入性的方法,用于单个心肌细胞的同时收缩性和分析.
- 这种无干预的技术有利于长期研究,避免了与其他测量方法相关的工件.
- 这些发现使我们能够更深入地了解动态和心脏细胞中的机械功能之间的关系.
