细胞机械力的产生和收缩力测量测试分析系统
利用材料科学、图像分析和细胞生物学方面的技术，创建了一个高通量平台（由硬件和软件组成）来测量细胞机械力的产生和收缩力。 平台模拟了真实的体内人体条件。使用具有柔性微/纳米柱阵列的多孔板。在这些微/纳米柱阵列的顶部，细胞附着和收缩，移动制造的柱子（图 1）。  
使用图像识别、自动对焦算法和人工智能分析来自自动显微镜的图像（图 2A）。因此，在工业环境中，可以在几分钟或几小时内分析大量定量数据（图 2B）。 
可用于药物发现和开发过程中的各种应用支持在药物发现过程中筛选新疗法，其中力的量化至关重要。潜在用途包括但不限于：安性和毒性筛选、涉及收缩和扩张相关病理的疾病，以及细胞相对于其基质移动或施加力的疾病（如癌症）。
提供了一种创新的临床相关方法来测量细胞收缩强度
- 单细胞测量：微/纳米支柱技术可以在单单元水平上测量收缩力。这允许对单个细胞的行为进行详细分析。
- 精度和可扩展性：微/纳米柱阵列设置的性质，具有定义的柱子尺寸和已知的弹性，允许的力计算。
- 直接物理测量：与使用钙通量作为细胞收缩力代理的 FLIPR 检测不同，微/纳米柱阵列提供细胞施加的收缩力的直接物理测量。这种直接测量可以更准确地了解电池力学。
- 对细微力量敏感：微/纳米柱阵列可以设计为对单个细胞施加的微小力高度敏感。这种敏感性可以提供对细胞收缩性及其在各种疾病状态下的变化的更细致的理解。
- 活细胞分析：微/纳米柱技术允许实时监测细胞收缩力。这允许观察间变化的动态变化并评估药物对细胞行为的直接影响。
- 深入了解细胞-基质相互作用：这些芯片还可以深入了解细胞如何与其细胞外基质 （ECM） 相互作用，因为施加在柱上的机械力模拟了细胞在体内施加在 ECM 上的机械力。
应用- 药物发现：微/纳米柱技术可用于在单细胞水平上高通量筛选药物对 VSMC 收缩性的影响。它可以确定药物如何改变 VSMC 的机械行为，这对于开发血管疾病的新疗法至关重要。
- 精准医学：通过允许在单细胞水平上进行详细分析，我们的微/纳米柱阵列可以帮助根据个体患者 VSMC 的特定机械反应定制医疗。这可能会导致针对血管病变的更个性化疗法。
- 疾病建模：调整基质刚度的能力意味着我们的微/纳米柱阵列可用于模拟不同病理条件下组织的机械环境。这与涉及组织硬度改变的疾病尤其相关，例如高血压、动脉粥样硬化或糖尿病。
- 机械生物学研究：该技术适用于更广泛的机械生物学领域，因为它可以实时测量细胞施加的力。这可以提高对机械力如何影响细胞行为、表型表达和细胞内信号通路的理解。
- 血管病理学见解：通过测量 VSMC 的收缩力，研究人员可以更好地了解这些细胞在血管疾病中的作用，从而有可能产生新的诊断标志物和治疗靶点。
- 单细胞力学：该技术对于研究单个细胞的机械性能和收缩力很有价值，即使在同质细胞群中，这些特性和收缩力也会发生显著变化，从而提供更详细的细胞行为图。
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