高分辨率大变形3D牵引力显微镜，细胞与材料相互作用量化分析系统，细胞引起的材料应力和牵引场量化分析系统

背景及重要性：

牵引力显微镜 (TFM) 是一种量化细胞与材料相互作用的强大方法，在过去的二十年中为我们对细胞机械传感和机械转导的理解做出了重大贡献。此外，三维 (3D) 成像和牵引力分析 (3D TFM) 的新进展凸显了三维在影响各种细胞过程中的重要性。然而，无论维数如何，几乎所有 TFM 方法都依赖于线弹性理论框架来计算细胞表面牵引力。

在这里，我们提供一种新的高分辨率 3D TFM 算法，该算法利用大变形公式以前所未有的分辨率量化细胞位移场。这些结果提供了一些初步实验证据，表明细胞确实能够产生大的材料变形，这需要制定新的理论 TFM 框架来准确计算牵引力。基于我们之前的 3D TFM 技术，我们重新制定了我们的方法，以准确解释大材料变形并定量对比和比较线性和大变形框架作为所应用细胞变形的函数。在估计存在大变形梯度的情况下使用传统线弹性方法相关的精度损失时要特别注意。我们重新制定了我们的方法，以准确地解释大材料变形并定量对比和比较线性和大变形框架作为所应用单元变形的函数。在估计存在大变形梯度的情况下使用传统线弹性方法相关的精度损失时要特别注意。我们重新制定了我们的方法，以准确地解释大材料变形并定量对比和比较线性和大变形框架作为所应用单元变形的函数。在估计存在大变形梯度的情况下使用传统线弹性方法相关的精度损失时要特别注意。

一种的高分辨率 3D TFM 系统，能够计算完非线性的细胞引起的材料应力和牵引场。通过利用近开发的 FIDVC 技术，可以以前所未有的分辨率测量细胞位移场，并且计算时间比我们以前的 3D DVC 算法快一个数量级。通过扩展的迭代变形方法 (IDM) 可以提高计算速度和准确性分为三个维度，以及算法在GPU上的实现。个人计算机显卡上的 GPU 实现允许广泛的用户群使用我们的新 LD 3D TFM 代码，而无需求助于强大的计算核心。应用有限或 LD 连续介质力学理论来分析细胞牵引场的动机是通过对现有显着位移梯度分布的实验观察得到保证的。

细胞会产生较大或有限的变形，应变幅度高达 40%