前期对于细胞表面囊泡的研究揭示了囊泡的生理特性和显微结构,并且揭示了囊泡在不同状态细胞表面的动态运动规律。在前期的研究基础上,本研究探讨更为复杂的囊泡运动——聚集,并且尝试着探讨现象背后的生物学机制。本论文的研究涉及算法开发,生物学现象定量以及机制探究。第一部分建立了分析囊泡聚集的方法体系（包括三种由简单到复杂的算法）,并进行了计算机模拟验证。首先将运动模式分为三种（定向运动、布朗运动和受限运动）,并建立数学模型进行定量。接着建立了固定阈值下的简单算法;为了更好地描述全局信息,又进一步基于拓扑学思想,运用了持续同调定量的方法进行定量。最后,又对持续同调的方法进行优化,建立了基于复杂网络的囊泡聚集实时定量模型;通过引入平均路径长度、聚集系数和熵,将局部聚集和全局聚集统一起来。随后,利用粒子聚集行为的计算机模拟来验证该方法体系。首先利用朗之万方程构建运动模型,模拟了三种粒子的聚集模式（粒子局部聚集运动模型、粒子全局聚集运动模型、粒子局部和全局聚集混合模型）。接着,在此基础上,使用之前建立好的模型进行定量分析。分析结果发现粒子局部聚集运动模型中吸引强度过大时会造成局部聚集而失去全局连通性。在另外两种情形下,随着粒子之间越发靠近,各项参数都呈现增加的趋势。第二部分是将开发的算法用于细胞表面囊泡聚集运动的研究中。初步发现内皮细胞（HUVEC）经10%DMSO刺激后,囊泡运动速率增加,最大运动位移也增大。在聚集程度上,经10%DMSO处理后,聚集程度也变大。接着,使用建立的新算法体系,我们对囊泡的聚集行为进行了更深入的分析。细胞表面囊泡形成的簇的个数与所有囊泡个数的比值减小,簇平均大小增加。β0（描述孤立分量个数的拓扑量）在低过滤半径处减小,全局聚集系数显著增加。另一方面,我们发现,经10%DMSO刺激一小时后,细胞内的一氧化氮（NO）会分布在细胞表面囊泡上,且细胞内的活性氧（ROS）也随之增加,这预示着细胞表面囊泡的聚集运动可能与细胞内的氧化应激有关。而氧化应激与线粒体密切相关,通过探究细胞表面囊泡与线粒体之间的互作或许能初步了解细胞表面囊泡聚集运动的机制。因此我们开展第三部分的研究。第三部分建立细胞表面囊泡与细胞器互作的算法模型,并初步探究细胞表面囊泡与线粒体之间的互作。我们首先从伊辛模型得到启发,开发出了用于定量细胞器互作强度的模型。随后,又通过实验得到了囊泡和线粒体互作的影像,辅之以定量工作,发现在DMSO刺激后,细胞表面囊泡和线粒体的作用强度更大,暗示着细胞表面囊泡在调控细胞氧化应激方面的潜力。总的来说,本研究开发了用于定量囊泡聚集的算法,对细胞表面囊泡在10%DMSO刺激下会出现的聚集现象进行了定量,也初步发现了囊泡在调控细胞氧化应激方面的潜力以及和线粒体可能存在的互作现象。这项研究对于未来更深一步揭示囊泡的功能有着重要的意义,也为细胞内物质运动的定量提供了新的思路,是一个多学科交叉的科研课题。