PCO助力微流控研究五：FLIM相机观测内皮细胞增殖与集体迁移行为
2026-06-17 来源:本站 点击次数:15Microfluidic Collective Cell Migration Assay for Study of Endothelial Cell Proliferation and Migration under Combinations of Oxygen Gradients, Tensions, and Drug Treatments
用于研究氧梯度、张力和药物治疗组合下内皮细胞增殖和
迁移的微流体集体细胞迁移的测定试验
用于研究氧梯度、张力和药物治疗组合下内皮细胞增殖和
迁移的微流体集体细胞迁移的测定试验
Hsiu-Chen Shih, Tse-Ang Lee, Hsiao-Mei Wu, Ping-Liang Ko, Wei-Hao Liao & Yi-Chung Tung
【摘要翻译】
内皮细胞的增殖和迁移在许多生物活动中起着重要作用，并且可以受到各种微环境因素的调节。在本文中，开发了一种新的微流体集体细胞迁移测定法来研究在三种氧条件组合以及三种培养基成分下的内皮细胞迁移和增殖。三种氧条件为：常氧、氧梯度和缺氧。三种培养基成分为：正常生长培养基、含有用于肌动蛋白聚合抑制的细胞松弛素D的培养基，以及含有用于缺氧诱导因子 (HIF) 抑制的YC-1的培养基。论文中设计的微流体装置允许使用层流图案化来形成具有一致尺寸的细胞图案。此外，可以通过空间受限的化学反应方法在装置内产生稳定的氧梯度。该设备可以在常规细胞培养箱中操作，且在实际操作中使用最少的化学试剂和仪器。结果显示，在所有组合成分培养基中，内皮细胞在氧梯度下进行定向的集体细胞迁移。定向行为以前从未被讨论过，并表明了氧梯度在各种生物活动中引导内皮细胞进行迁移的关键作用。本文开发的试验方法为进一步体外研究各种生理微环境下的内皮细胞行为提供了实用而强大的工具。
图文节选（1）
图 1. (a) 能够使用氧梯度进行集体细胞迁移测定的微流体装置示意图。（b）制造的微流体装置的实验照片。(c,d) 用于氧梯度产生和细胞图案形成的微流体装置的操作图。
图文节选（2）
图 3. (a) 使用基于荧光信号相移的 FD-FLIM 系统测量的荧光寿命图像。(b) 基于测量的荧光寿命和Stern-Volmer方程计算的氧张力曲线。(c) 在细胞培养通道的上游和下游测量的沿通道宽度的氧梯度，以及在三种不同设备中产生的氧梯度的比较。
图文节选（3）氧梯度的生成和表征
为了表征在中间细胞培养通道中建立的氧梯度，一种氧敏感荧光染料，三（2,2'-联吡啶）氯化钌 (II)六水合物（50525-27-4，Acros Organics，Geel，比利时）被引流进细胞培养通道。氧的存在会缩短荧光寿命；因此，根据 Stern-Volmer 方程，可以通过观察细胞培养通道中染料的荧光寿命变化来估计氧梯度分布。细胞培养通道内产生的氧梯度的特点是将氧敏感荧光染料填充到通道中，并使用频域荧光寿命成像显微镜系统 (frequency domain fluorescence lifetime imaging microscopy，FD-FLIM) 进行检测。该系统基于倒置荧光显微镜（DMI 6000B，Leica Microsystems，Wetzlar，Germany）并配备有470 nm 标称波长的调制发光二极管（LED）光源（M470L3，Thorlabs，Inc.，Newton，NJ，USA），以及专为 FLIM 应用而设计的Two-tap CMOS FLIM 相机（pco.flim，PCO AG，Kelhien，德国）。补充信息（SI）中描述了详细的表征过程。
【关于pco.flim】
为了表征在中间细胞培养通道中建立的氧梯度，一种氧敏感荧光染料，三（2,2'-联吡啶）氯化钌 (II)六水合物（50525-27-4，Acros Organics，Geel，比利时）被引流进细胞培养通道。氧的存在会缩短荧光寿命；因此，根据 Stern-Volmer 方程，可以通过观察细胞培养通道中染料的荧光寿命变化来估计氧梯度分布。细胞培养通道内产生的氧梯度的特点是将氧敏感荧光染料填充到通道中，并使用频域荧光寿命成像显微镜系统 (frequency domain fluorescence lifetime imaging microscopy，FD-FLIM) 进行检测。该系统基于倒置荧光显微镜（DMI 6000B，Leica Microsystems，Wetzlar，Germany）并配备有470 nm 标称波长的调制发光二极管（LED）光源（M470L3，Thorlabs，Inc.，Newton，NJ，USA），以及专为 FLIM 应用而设计的Two-tap CMOS FLIM 相机（pco.flim，PCO AG，Kelhien，德国）。补充信息（SI）中描述了详细的表征过程。
【关于pco.flim】
pco.flim相机系统是第一种采用Two-Tap CMOS成像芯片的荧光寿命成像相机。相机的像素和激发光间的同步使100皮秒至100微秒间的荧光衰减时间的分析成为可能。在1008×1008像素分辨率上，pco.flim最多可以读取45个双帧/秒，且可支持5 kHz – 40 MHz频率范围的调制。
基本参数：
- pco.flim激光器作为落射荧光测量的光源
- 可选择的激光波长和输出功率
- 100 ps到100 µs的寿命测量
- 调制频率从5千赫兹到40兆赫
- 500千赫兹到40兆赫外部调制信号
- 正弦/矩形的调制信号波形
- 像素分辨率1008×1008
- 频域FLIM
- USB 3.0接口
- 量子效率39%
- 动态范围1000:1
- 45 双帧/秒 (2 tap读出)
- 可选曝光时间为1 ms到2 s
- 无振动水冷
- 特殊的测量与分析软件
【关于埃赛力达科技Excelitas Technologies Corp.】
埃赛力达是一家技术经验丰富供应商，致力于提供先进的、改善生活的革新技术，为生命科学、先进工业、新一代半导体、航空航天等各终端市场的全世界企业提供服务。公司总部位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡。埃赛力达是光子技术设计、开发和制造领域的重要合作伙伴，为全世界客户提供传感、检测、成像、光学和特种光源方面的前沿创新技术。
广州市元奥仪器有限公司作为埃赛力达在国内的核心代理商，根据用户的不同需求提供具备高性能、高质量的产品，为客户提供专业的方案与报价，欢迎咨询！
【关于元奥仪器】
广州市元奥仪器有限公司从事引进欧美高端光电相关领域的仪器设备与提供系统集成的服务商。
本公司是一家有一定工程技术根基的高质素专业公司，为客户提供专业的高端的仪器与产品。我们拥有充满活力的销售队伍与受过原厂培训、经验丰富的售后服务队伍，同时我们具有丰富仪器技术知识和应用经验的人员，这是我司成功和发展的基本保障，是我们的信心所在，也是客户寄以信任的基础，我们衷心感谢各位客户长期以来对我司的充分信赖和鼎力支持。我司代理众多国际上高端品牌的光学成像系统与光机系统，如德国Excelitas PCO公司、加拿大Excelitas LED光源、美国FLI公司、美国MEDIACY公司、英国Prior公司、美国BNC公司、日本GOYO OPTICAL公司等等。
我司凭借多年在成像领域的应用经验与成功案例，我们为您提供各种成像设备与系统产品，科学级CCD相机、高速摄像机、高灵敏度相机、工业相机、超高灵敏度相机、sCMOS科学相机与水下摄像机。主要应用在天文成像、工业成像、光谱成像分析、机器视觉和其他在科研对成像有高要求的测量领域。
我们以专业的知识及热忱的服务，期望为用户提供途径而达到更好的工作效率而努力，本着不断吸收新知的精神，让用户能享用信息科技所带来的便利。努力保持在物理光学、高速摄影、工业检测、分析化学，环境环保等领域的仪器设备各方面上给用户提供全新的技术产品。
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我们所代理的仪器设备已广泛应用于各著名大学、研究单位、工业生产领域、医院等。让我们与新老客户朋友一起，继往开来，与时共进......如对相关产品感到兴趣，欢迎随时联系交流，公司网址：www.gzyaco.com、电话：400-860-2677。
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