大量細胞力學(xué)參數(shù)

來自德國的高通量單細胞形變測量分析系統(tǒng)

背景：

大量細胞力學(xué)參數(shù)單細胞水平的機械力特性表征，可以有效闡明細胞的功能和狀態(tài)，揭示細胞的單體差異性，對于細胞的分化和病理研究，以及疾病的早期臨床診斷和治療具有非常重要的意義。 該系統(tǒng)基于微流控芯片的方式更適合單細胞樣本的微環(huán)境控制、高通量定向操縱及多參數(shù)非特異性檢測。

      該系統(tǒng)是一套基于微流控流體壓力梯度的、在倒置顯微鏡的擴展起來的、集成流式細胞儀特性、熒光檢測模塊、溫控模 塊、高速成像和數(shù)據(jù)采集分析軟件的高通量單細胞實時形變測量和單細胞力學(xué)性質(zhì)分析系統(tǒng)。是一種以流式細胞儀的速度檢測單個細胞形態(tài)和力學(xué)性質(zhì)的技術(shù)，每個細胞都被實時拍攝、分析和成像存儲。 此外，非破壞性的力量應(yīng)用于細胞，提供一種方便，穩(wěn)健和高通量的技術(shù)進行生物標志物的檢測，可用于基礎(chǔ)科學(xué)和臨床研究。

探索細胞的物理特性作為生物標志物,可以將非破壞性的力量應(yīng)用于細胞或珠子，并觀察它們的變形。 這允許研究對物理壓力的特定機械響應(yīng)。

優(yōu)勢亮點：

• 機械力學(xué)作為一種新的生物標志物--溫和無損傷

• 無標記

• 非破壞性的力量

• 高速測量單個細胞的實時形變（高度、寬度、面積、比例）、高度偏差、環(huán)度衡量比、孔度、亮度、楊氏模量等

• 細胞機械特性測量高通量（1000細胞/秒）

• 配有高速成像、熒光檢測、溫控模塊

• 不需要細胞分離/純化

• 文獻量大、級別高文章達數(shù)十篇

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實時形變

成像

每個細胞被同時拍照、分析和儲存。 這允許通過它們的光學(xué)特性來找到小亞群或區(qū)分細胞。 另外可以研究像表面拓撲或細胞對光的衰減的形態(tài)特性。

• 每個獲取圖像的存儲

• 快速訪問細胞大小和形態(tài)

流式細胞技術(shù)

細胞通過微流通道時,提取細胞變形、亮度和大小等參數(shù)，同時。 這允許實時地研究細胞屬性。

• 可溫控和熒光檢測

  實時變形細胞計數(shù)和同時熒光檢測：




•  熒光模塊使得該系統(tǒng)不再只是附加了一個額外的細胞力學(xué)檢測通道的流式細胞儀。它成為了生命科學(xué)實驗室的得力工具 - 提供了更多視角來解決科學(xué)問題。在生物學(xué)研究中通常使用熒光流式細胞儀來鑒定和定量細胞和細胞過程。使該系統(tǒng)集熒光流式細胞儀和實時變形的點于一身，形成了實時熒光形變細胞儀。光片激發(fā)設(shè)計可實現(xiàn)三通道1D熒光成像。除了所有實時變形參數(shù)外，系統(tǒng)還會分析熒光信號實時得到峰圖，速度可達每秒1000個細胞。也可在實驗后處理保存的原始熒光數(shù)據(jù)，以針對特定的問題和需 求修改處理方法。

• 1)根據(jù)表面marker鑒定血細胞：

  熒光模塊可檢測和鑒定同一樣品中的三種不同熒光。利用標記的表面熒光蛋白可同時實現(xiàn)細胞鑒定和力學(xué)性質(zhì)及形態(tài)性質(zhì)測量。 下圖為 G-CSF動員的外周血樣品細胞群體。 標記后的細胞表面markers CD3-FITC (T-cells)， CD34-PE (造血干細胞)和CD14-APC(單核細胞)熒光強度檢測 揭示了各細胞類型所具有的不同力學(xué)性質(zhì)。

  
  

• 2)一維熒光成像：

  熒光模塊在激發(fā)光路徑中產(chǎn)生一束受限光片，穿過流道，細胞會經(jīng)過一束很窄的激發(fā)光幕。這樣可以進行1D熒光成像，例如可用于解析沿流動方向的熒光標記結(jié)構(gòu)的側(cè)向分布。檢測到的熒光峰值帶有很多重要信息。熒光標記的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)（如細胞核）會顯示窄峰，而胞質(zhì)會顯示出更寬的峰。不同分裂期細胞中標記的組蛋白也會呈現(xiàn)出不同的峰圖.

  
  

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  加熱模塊 - 溫度控制

  加熱模塊實現(xiàn)了生理溫度下的測量。加熱模塊帶有一個300 W的加熱器和幾個靜默通風(fēng)機來有效混合熱空氣。靠近樣品處有一個傳感器和一個控制單元，用以j確地將溫度控制在所需值。系統(tǒng)的空氣循環(huán)系統(tǒng)非常高效，當(dāng)進行開放操作（如更換樣品）后可以迅速恢復(fù)溫度。

  
  高速攝像

  該成像模塊是款高速明場攝像顯微鏡,使用同步化微秒高強度LED光源減輕運動模糊,可進行j慢運動攝影.每秒可記錄500幅幀圖像或10000幀小區(qū)域圖像