[发明专利] 细胞质力学性质的表征方法 – CN114112808A 全文链接一   全文链接二

 
基本信息
申请号
CN202111308185.9
申请日
20211105
公开(公告)号
CN114112808A
公开(公告)日
20220301
申请(专利权)人
国家纳米科学中心
申请人地址
100190 北京市海淀区中关村北一条11号
发明人
任克礼;韩东 专利类型 发明专利
摘要
本发明提供一种细胞质力学性质的表征方法,其是一种同时考虑到细胞膜的张力作用与细胞质多孔结构的细胞物理特性多参数表征方法,对细胞质的细胞骨架网络模量ES、细胞质的表观粘度η和细胞液的本征扩散系数Dp进行了表征,并在以ES、η和Dp为基准的三维空间中对细胞的物理特性进行三维空间内的直观表征。无论在理论上还是实验数据上均证明了对细胞质的表征结果都分布在曲面Dp=αES/η附近。该方法对单细胞力学的研究有着极大的推动作用。
主权项
1.细胞质力学性质的表征方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)基于AFM纳米压痕实验获得单细胞力松弛信号数据;(2)在粘弹性模型下计算AFM探针与细胞之间的相互作用力F(t);(3)对细胞质的细胞骨架网络模量ES、细胞质的表观粘度η和细胞液的本征扩散系数Dp三个参数进行表征;(4)利用步骤(3)中的三个参数ES、η和Dp,对细胞质力学性质进行表征;步骤(2)中对于球形探针,其中,F(t)表示松弛阶段时刻t时探针与细胞之间的相互作用力;R为球形探针半径,δ为压入深度,ER为松弛模量,v为泊松比,τσ为恒力时间常数,τε为恒变时间常数;对于锥形探针,其中,F(t)为探针与细胞之间的相互作用力;θ为半开角,δ为压入深度,ER为松弛模量,v为泊松比,τσ为恒力时间常数,τε为恒变时间常数;将探针与细胞之间的相互作用力F(t)分成两部分,一部分为细胞质所提供的作用力FC(t),另一部分为由于细胞膜的曲率及表面张力所提供的作用力FM,即F(t)=FM+FC(t);并对三个参数ES、η和Dp进行表征;步骤(3)中对于球形探针,其中,FC(t)为细胞质所提供的作用力;R为球形探针半径,δ为压入深度,ES为细胞骨架网络模量,v为泊松比,τσ为恒力时间常数,τε为恒变时间常数;ES为细胞质的细胞骨架网络模量,η为细胞质的表观粘度,η=ES(τσ‑τε);FM=2γπδ其中,FM为由于细胞膜的曲率及表面张力所提供的作用力;γ为表面张力,δ为压入深度;其中,F(∞)为松弛阶段稳定之后AFM探针的加载力,R为球形探针半径,δ为压入深度,ES为细胞骨架网络模量,v为泊松比,τσ为恒力时间常数,τε为恒变时间常数;对于锥形探针,FM=4γδsinθ其中,FM为由于细胞膜的曲率及表面张力所提供的作用力;γ为表面张力,为压入深度,θ为锥形探针的半开角;其中,FC(t)为细胞质所提供的作用力;θ为锥形探针的半开角,δ为压入深度,ES为细胞骨架网络模量,v为泊松比,τσ为恒力时间常数,τε为恒变时间常数;其中,F(∞)为松弛阶段稳定之后AFM探针的加载力,θ为锥形探针的半开角,δ为压入深度,ES为细胞骨架网络模量,v为泊松比,τσ为恒力时间常数,τε为恒变时间常数;对于球形探针,τ=Dpt/Rδ其中,Dp为细胞液的本征扩散系数;R为球形探针半径,δ为压入深度;对于锥形探针,τ=D tπ2p /4δ2tan2θ其中,Dp为细胞液的本征扩散系数;θ为锥形探针的半开角,δ为压入深度;步骤(4)中,其中,Dp为细胞液的本征扩散系数;vs是干燥骨架网络的泊松比, 是孔隙率,κ是一个考虑到孔隙不规则性、连通性和弯曲性的常数,ES为细胞骨架网络模量,ξ为细胞质多孔结构孔径大小,μ为细胞液的粘度;其中,η为细胞质的表观粘度;μ为细胞液的粘度,L为骨架网络的特征常数,ξ为细胞质多孔结构孔径大小;其中,Dp为细胞液的本征扩散系数;vs是干燥骨架网络的泊松比, 是孔隙率,L为骨架网络的特征常数,κ是一个考虑到孔隙不规则性、连通性和弯曲性的常数,ES为细胞骨架网络模量,η为细胞质的表观粘度;则其中,α为结构相关系数。

 

 
IPC信息
IPC主分类号
G01N15/00
G 物理

G01 测量;测试

G01N 借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料

G01N15/00 测试颗粒的特性;测试多孔材料的渗透性,孔隙体积或者孔隙表面积(微生物的识别入C12Q)〔4〕

 

 
法律状态信息
法律状态公告日
20220301
法律状态
公开 法律状态信息
CN202111308185 20220301 公开 公开

 

 
代理信息
代理机构名称
北京路浩知识产权代理有限公司 11002
代理人姓名
黄爽