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远离嵌入生长中的多细胞球体的示踪粒子的平衡动力学
通过将惰性示踪粒子 (TP) 嵌入生长中的多细胞球体，可以测量癌细胞 (CC) 上的局部应力。为了使该技术有效，必须阐明 TP 动力学对 CC 的未知影响，以确保 TP 不会大幅改变 CC 上的局部应力。我们利用理论和模拟表明，由 CC 增殖和凋亡产生的自生 (主动) 力使 TP 的动力学远离平衡。在小于 CC 分裂时间的时间尺度上，TP 表现出亚扩散动力学（均方位移 ∆ TP ( t ) ∼ t β TP，β TP < 1），类似于玻璃形成系统。令人惊讶的是，在长期极限下，由于长时间持续定向运动，TP 的运动具有超扩散性（∆ TP ( t ) ∼ t α TP，其中 α TP > 2）。相比之下，CC 的增殖使其运动随机化，导致超扩散行为，α CC 超过 1。最重要的是，α CC 不会受到 TP 的显著影响。我们的预测可以使用体外成像方法来测试，其中可以跟踪 TP 和 CC 的运动。
结肠直肠癌球体和类器官作为体外药物筛选的工具
结直肠癌 (CRC) 是一种异质性疾病。传统的二维 (2D) 培养采用细胞系，用于体外研究 CRC 的分子特性。尽管这些细胞系是从癌症发展的肿瘤微环境分离出来的，但由于细胞系无法重现原始肿瘤特征，以及这种 2D 模型缺乏异质性临床肿瘤，与体内情况不同，因此将其转化为人体模型（例如研究药物反应）通常会受到阻碍。这些限制可以通过利用由球体和类器官组成的三维 (3D) 培养来克服。在过去十年中，在优化培养方法以建立包括 CRC 在内的实体肿瘤球体和类器官方面取得了巨大进展，可用于多种目的，包括药物筛选和建立个性化医疗。这些结构已被证明是研究 CRC 进展和揭示其异质性的多功能和稳健模型。本综述将介绍 3D 培养技术的进展以及 CRC 衍生的球体和类器官作为筛选抗癌药物的方式的应用和挑战。
e-Flower：用于脑球体电生理学的水凝胶驱动 3D MEA
传统微电极阵列 (MEA) 仅限于测量二维电生理活动，无法捕捉三维 (3D) 组织（如神经类器官和球体）的复杂性。在这里，我们介绍了一种花形 MEA（e-Flower），它只需添加细胞培养基即可驱动，包裹亚毫米级的脑球体。受软微夹钳的启发，它的驱动机制利用了嫁接到承载电互连的聚酰亚胺基板上的聚丙烯酸水凝胶的溶胀特性。e-Flower 与标准电生理记录系统兼容，不需要额外的设备或溶剂，可与预先形成的 3D 组织一起使用。我们设计了一种 e-Flower，可在几分钟内实现低至 300 微米的曲率，该值可通过选择溶胀介质和水凝胶交联剂浓度进行调整。此外，我们展示了 e-Flower 检测整个球体表面自发神经活动的能力，证明了其全面记录神经信号的潜力。
发育中的海马球体模型发作和癫痫发生
三维 (3D) 神经细胞培养物本身就适合高通量网络电生理学研究，以比二维神经网络更现实的架构复杂性研究健康和疾病状态下的大脑功能。癫痫是脑网络疾病的象征，因为它反映了异常的电路重组和超同步，导致突然和不受控制的放电（癫痫发作）。迄今为止，对癫痫特征的建模依赖于对细胞、离体脑组织或完整动物的药理学、离子或基因操作，无法重现大多数由未知原因引发的癫痫。在这里，我们报告了在生理条件下培养的啮齿动物原代海马细胞球体中自发出现的癫痫样模式，即在没有已知起始刺激的情况下，通过微电极阵列电生理学检测到。从 DIV10 到 DIV35 出现了三种不同的电表型，即发作间期（癫痫发作之间）、发作期（癫痫发作）或混合型。特别是，强直阵挛性发作放电在 DIV28-35 时最为突出。这些模式表现出的电图和光谱特征与体外和体内啮齿动物癫痫模型以及耐药性癫痫患者的海马中观察到的特征非常相似。值得注意的是，并非所有球体都表现出全面的发作活动，这与尚未解答的问题相呼应，即为什么大脑会癫痫发作并产生癫痫。这一证据表明，应谨慎使用海马细胞再生疗法，因为它们可能会引发癫痫；同时，海马球体可作为还原模型，支持涉及海马的癫痫综合征的高通量临床前研究。
天体物理场的生成模型，在球体上具有散射转换
散射转换是最近用于研究高度非高斯过程的新型摘要统计数据，这对于天体物理研究而言非常有前途。特别是，它们允许从有限数量的数据中构建复杂非线性字段的生成模型，并已用作新的统计组件分离算法的基础。在即将进行的宇宙学调查的背景下，例如用于宇宙微波背景极化的Litebird或Vera C. rubin天文台和欧几里德空间望远镜，用于研究宇宙的大规模结构，将这些工具扩展到球形数据。在这项工作中，我们在球体上开发了散射转换，并着重于建造几个天体物理领域的最大透镜生成模型。我们从单个目标场构建了同质天体物理和宇宙学领域的生成模型，其样品是使用共同统计量（功率谱，像素概率密度函数和Minkowski功能）定量比较的。我们的采样字段在统计和视觉上都与目标字段吻合。因此，我们得出的结论是，这些生成模型为未来的天体物理和宇宙学研究开辟了广泛的新应用，尤其是那些很少有模拟数据的新应用。
天体物理场的生成模型，在球体上具有散射转换
散射转换是最近用于研究高度非高斯过程的新型摘要统计数据，这对于天体物理研究而言非常有前途。特别是，它们允许从有限数量的数据中构建复杂非线性字段的生成模型，并已用作新的统计组件分离算法的基础。在即将进行的宇宙学调查的背景下，例如用于宇宙微波背景极化的Litebird或Vera C. rubin天文台和欧几里德空间望远镜，用于研究宇宙的大规模结构，将这些工具扩展到球形数据。在这项工作中，我们在球体上开发了散射转换，并着重于建造几个天体物理领域的最大透镜生成模型。我们从单个目标场构建了同质天体物理和宇宙学领域的遗传模型，它们的样品是使用Common Statistics（功率谱，像素概率密度函数和Minkowski功能）定量比较的。我们的采样字段在统计和视觉上都与目标字段吻合。因此，我们得出的结论是，这些生成模型为未来的天体物理和宇宙学研究开辟了广泛的新应用，尤其是那些很少有模拟数据的新应用。
使用3D Bioprointer制造的胶原蛋白 - 北酸球体
1型糖尿病是由对β细胞抗原引起的自身免疫反应引起的。如今，胰岛素注射仍然是领先的治疗选择。但是，注射治疗无法模仿β细胞提供的高度动态胰岛素释放。3D细胞的微球，作为组织移植物植入的生物工程胰岛素分泌构建体的主要平台和用于体外药物筛查平台的模型。当前的微球制造技术具有几种抽签：需要含有表面活性剂的油相，微球直径不一致以及耗时较高的过程。这些技术已广泛使用藻酸盐，以快速凝胶化，高加工性和低成本。但是，其低生物相容性特性不能提供有效的细胞附着。这项研究提出了使用3D生物生产商使用ECM样微环境来实现有效细胞的微球产生来克服这些局限性的高通量方法。与单宁酸交联的微球可防止胶原酶降解并增强球形结构一致性，同时允许营养和氧气扩散。该方法允许自定义微球直径具有极低的可变性。总而言之，开发了一种新型的生物印刷程序，以制造大量可重复的微球，能够响应细胞外葡萄糖刺激而分泌胰岛素。
基于Blach球体和量子熵的叠加定律的全向图像的边缘检测算法
本文基于Bloch球体和量子局部熵的叠加定律提供了一种边缘检测算法，用于全向图像。全向视觉系统由于其较大的视野而已成为计算机视觉中的重要工具。但是，经典图像处理算法不适合直接应用于此类图像，而无需考虑每个像素周围的空间信息。为了显示所提出的方法的性能，对专门用于农业应用的合成和真实图像进行了一组实验。后来，采用了Fram和Deutsh标准来评估其对文献中提出的三种算法的性能，并为全向图像开发。结果表明，在边缘质量，边缘社区和噪音的敏感性方面表现更好。关键词：边缘检测，全向图像，量子图像处理，量子熵
Spheroscan：用于球体图像分析的用户友好的深度学习工具。
近年来的抽象背景，三维（3D）球体模型在科学研究中变得越来越流行，因为它们提供了一种与生理相关的微环境，可以模仿体内条件。与传统的二维细胞培养方法相比，它可以更好地了解3D球体测定法具有优势，因为它可以更好地了解细胞行为，药物功效和毒性。但是，使用3D球体测定法受到了用于球体图像分析的自动化和用户友好的工具的阻碍，这会对这些测定的可重复性和吞吐量产生不利影响。为解决这些问题的结果，我们开发了一种完全自动化的，基于Web的工具，称为Spheroscan，该工具使用了带有卷积神经网络（R-CNN）的名为“掩码区域”的深度学习框架进行图像检测和细分。为了开发一个可以从一系列实验条件中应用于球体图像的深度学习模型，我们使用使用Incucyte Live细胞分析系统和常规显微镜捕获的球体图像训练了该模型。使用验证和测试数据集对经过培训模型的性能评估显示出令人鼓舞的结果。结论Spheroscan允许轻松分析大量图像，并提供交互式可视化功能，以更深入地了解数据。我们的工具代表了球体图像分析的重大进步，并将促进科学研究中3D球体模型的广泛采用。可在https://github.com/funtionalurosology/spheroscan上获得有关Spheroscan的源代码和详细的Spheroscan教程。
柠檬醛在乳腺癌多细胞肿瘤球体（MTS）中的靶向潜力
简介：由于乳腺癌的高发性在全球范围内产生了深远的影响，迫切需要改善患者的临床结果，包括努力利用生物活性天然产物作为治疗或预防措施。据报道，柠檬醛（柠檬草精油）对乳腺癌细胞系具有细胞毒性。本研究的目的是确定柠檬醛靶向乳腺癌细胞中醛脱氢酶阳性（ALDH +）细胞的能力。方法：在无血清培养基中培养 MCF-7 和 MDA-MB-231 细胞以产生多细胞肿瘤球体，以评估柠檬醛作为抗增殖剂的作用。用已确定的 IC 50（分别为 50±4.30 µM 和 56±3.17 µM 的柠檬醛）处理细胞以研究柠檬醛的细胞毒性。使用碘化丙啶 (PI) 和 Hoechst 33342 进行染色以确定细胞增殖和活力。最后，通过 ALDEFLUOR 测定法对 ALDH+ 细胞进行量化。通过方差分析 (ANOVA) 和独立 t 检验进行差异分析，p<0.05 被认为具有统计学意义。结果：用柠檬醛处理后，两种癌细胞系中的球体尺寸均减小。PI 和 Hoechst 33342 染色还显示柠檬醛产生了正常细胞和正在发生凋亡和坏死的细胞混合物。ALDE FLUOR 测定法分析显示柠檬醛显着 (p<0.05) 抑制了 MCF7 细胞中 ALDH+ 细胞的数量。结论：证明柠檬醛通过抑制 ALDH 活性减少了 MCF7 乳腺癌球体中的 ALDH+ 细胞群。