开源 Python 软件框架 MagTrack 与 MagScope：磁镊子实验的端到端解决方案

《Nature Communications》：An accessible Python framework for real-time magnetic tweezers microscope control and image processing

　　

摘要

磁镊子是一种常用的生物物理仪器，用于操控和测量单个分子。大多数研究团队都依赖为特定实验定制的专用设备，这导致软件的开发和共享变得较为困难。通常，图像采集和硬件控制是通过LabVIEW实现的，而实时视频处理则利用C++/CUDA库来完成。实时处理可以避免存储原始视频数据，从而实现高通量、快速的数据采集以及简化的实验流程。然而，目前还没有一个开源的通用软件框架能够整合磁镊子实验的所有功能。在这里，我们介绍了MagTrack和MagScope这两个基于Python的开源工具，旨在填补这一空白。MagTrack是一个图像处理库，能够利用CPU或GPU的计算能力高效地从磁镊子拍摄的视频中确定珠子的位置；MagScope则是一个功能全面的软件框架，提供了图形用户界面、实时硬件控制、数据采集和视频处理功能。该框架基于多处理架构设计，确保计算的高效率和快速响应性。MagTrack和MagScope共同构成了一个完全可定制的、端到端的、开源的Python解决方案，可以替代那些专有的或碎片化的系统，帮助实验室根据自身实验需求对框架进行调整和扩展。