在细胞生物学研究领域，揭示细胞异质性、行为模式及功能机制一直是重要的研究方向。单细胞动态追踪作为关键研究方法，对于深入理解细胞特性具有不可替代的作用。然而，传统技术存在诸多局限性，如标记干扰、光毒性损伤以及有限通量等问题，导致难以在真实微环境下对细胞进行长期观测。
 
在此背景下，活细胞动态全息定量成像分析系统HoloMonitor应运而生，它创新性地整合了数字全息显微技术与自动化单细胞追踪算法，为细胞研究提供了无标记、全自动的单细胞动态分析平台，有望重新定义活细胞研究模式。
 
非侵入式自动化单细胞追踪分析方案
 
活细胞动态全息定量成像分析系统HoloMonitor配备智能化软件，可对贴壁细胞进行连续、无标记的动态监测与追踪，在单细胞尺度上实现细胞异质性的深度解析。该系统基于创新的数字全息成像技术，无需任何标记或染色即可精准获取细胞形态、迁移轨迹、增殖动力学等关键参数。此外，系统可选配荧光模块，将绿色荧光维度与全息数据有机融合，构建多模态互补的分析体系。
 
通过内置在培养箱环境，HoloMonitor系统支持24小时不间断观测，在标准培养条件下打造了一个真正的“活细胞实时监测平台”。这种长期稳定的观测能力，结合全自动分析流程，使研究从传统的静态终点检测跨越到动态过程解析的新阶段。
 
HoloMonitor优势解析
1. 高效省时：自动化单细胞追踪显著提升分析效率
• 引导式操作界面大幅降低人为误差，提升实验效率。
• 智能追踪算法实现即时数据分析和可视化呈现。
• 支持原始数据导出，满足深度分析需求。
 
2. 非侵入性：无需细胞染色或标记即可追踪细胞
• 无标记检测技术保障细胞天然状态。
• 培养箱内原位成像保持真实微环境。
• 专为长期活细胞研究设计的完整性解决方案。
 
3. 高信息量：获取细胞群体中每个单细胞的全面数据
• 一次实验即可获得更全面的分析结果。
• 单次检测解析30+细胞形态学参数。
• 高精度运动轨迹追踪单细胞及细胞群体动态。
 
4. 操作简便：直观方便的软件为日常实验室流程和细胞培养工作提供全面支持
• 专为细胞研究赋能的细胞成像与量化分析软件。
• 多重检测联用技术，让单一实验产出多维数据，拓展更广阔的研究维度。
• 一套数据多维解析： 基于原始实验数据可额外分析增殖周期、毒性效应及药敏反应等关键指标。
 
HoloMonitor典型数据产出
1. 细胞特征图：呈现详细的动态形态学参数

荧光扩展模块可在无标记全息数据基础上增加绿色荧光维度，实现多模态细胞行为关联分析。
 
2. 细胞运动轨迹图：包含运动速度、迁移路径及迁移方向性等数据

细胞运动轨迹图可精准追踪每个细胞的迁移路径。
 
3. 延时图像与视频：记录细胞活动的动态过程

单细胞级动力学形态数据实时追踪，解析细胞细微变化。
 
4. 细胞谱系树状图：展示所有追踪细胞及其家族关系

细胞谱系树状图完整呈现整个细胞家族随时间变化的动态过程。
 
前沿应用案例
 
案例一：3D打印生物材料评估
在高精度3D打印领域，开发高效低毒光引发剂是关键挑战。研究人员创新性地设计了一系列C1 - C5作为新型I型光引发剂。
研究显示，这些化合物在405 nm、450 nm LED及太阳光下均表现出优异的可见光吸收特性，其中C5表现尤为突出。分子模拟与实验验证表明，C5的光聚合效率显著优于商用光引发剂MBF、TPO和BAPO，最高提升达132%，并能实现高精度大尺寸3D打印。在此实验中,Holomonitor M4系统评估新型I型光引发剂C5对C3H10 T1/2细胞的毒性（以TPO为对照），发现TPO会抑制细胞增殖、降低汇合度、减缓迁移并诱导凋亡，C5处理组的C3H10 T1/2细胞不仅保持健康形态和行为，其数量、汇合度及迁移速度均有显著提升。
这些结果充分证明C5兼具高效光引发性能和优异的生物相容性，既能满足高精度3D打印的工艺要求，又展现出显著的临床应用潜力，为生物医学领域的3D打印应用提供了新的材料选择。

图1.C5和TPO对C3H10 T1/2细胞毒性的比较
监测指标包括：(a)细胞数量、(b)细胞汇合度、(c)迁移速度、(d)随时间变化的细胞形态，并对(e)C5和(f)TPO进行了单细胞追踪分析。
 
案例二：肿瘤治疗响应研究
本研究开发了一种基于明胶/丝素蛋白复合水凝胶系统，并通过交联玻连蛋白（VN）构建了仿生3D肿瘤微环境，用于模拟侵袭性神经母细胞瘤（NB）并评估其对西仑吉肽（CLG）的长期药物响应。利用HoloMonitor M4活细胞分析系统观察到，CLG能显著诱导MYCN扩增型SK-N-BE(2)和ALK突变型SH-SY5Y两种NB细胞发生细胞脱落。值得注意的是，未包埋水凝胶的单层细胞持续表现出脱落和聚集现象，而3D水凝胶培养体系则揭示了两种细胞系的对药物差异化响应：SK-N-BE(2)细胞表现出更强抗凋亡能力，而SH-SY5Y细胞对CLG更为敏感。
这一发现不仅证实了3D培养体系在模拟肿瘤微环境方面的优势，更揭示了不同基因型NB细胞抗凋亡机制差异，为神经母细胞瘤的精准治疗提供新的实验依据。