活细胞动态成像技术介绍:24通量并行、全程实时监测细胞生长动态
活细胞动态成像技术简介
长时间明场活细胞成像及分析技术,基于无标记、非侵入方法,培养箱内原位实时记录细胞生长状态,实现 24h/7d无人值守连续监测,自动输出细胞图像、动态视频、细胞数量,细胞汇合度,并绘制细胞生长曲线,迁移率曲线等。
该技术专为细胞药化、细胞增殖/增殖抑制、细胞划痕/迁移、肿瘤球 / 类器官生长监测、细胞培养质控等长时程活细胞监测实验设计,可解决显微镜观察、MTT/CCK8 等传统方法在活细胞监测中干扰大、断点多、重复性差等问题,为活细胞实验提供标准化、动态化、定量化的解决方案。
活细胞动态成像技术原理
01 成像与光路原理
基于明场透射、倒置显微成像技术,采用多组独立光源、镜头与相机,实现 1 到 多个细胞样本/视野并行显微成像,单镜头放大10倍,数秒内完成细胞样本的成像采集。
02 箱内原位连续监测
设备采用一体式封闭设计,耐温、耐湿、耐腐蚀,体积小巧,可直接置于标准细胞培养箱内,不影响其他细胞实验;监测全程无标记、非侵入,不扰动细胞培养微环境,避免频繁取放细胞造成的生长应激与污染风险。
03 数据稳定可靠
全程保证监测视野一致,获得数据连续稳定,实验结果高度重复。
04 定量分析
内置图像分析算法,实时识别并统计细胞汇合度、总细胞数、贴壁细胞数、脱壁细胞数,自动拟合细胞生长曲线、细胞增殖/增殖抑制曲线,细胞迁移率曲线等,结果可批量导出,支持后续图像分析、数据统计与图表绘制。
05 系统与操控
由箱外电脑操控,软件可设置各通道亮度、曝光、聚焦等参数,设备可全天候自动化运行与数据存储,无需人工干预。
活细胞动态监测技术对比
活细胞的动态情况监测,主要采用传统显微镜下观测,终点化学检测和活细胞动态成像监测。
传统显微镜下观测(传统镜检)
采用倒置显微镜间断、定点拍照,人工选取视野、手动对焦拍摄,记录细胞的形态变化和生长状态。然而,频繁将细胞培养板移出培养箱,引起温度、CO₂浓度、湿度等培养环境波动,干扰细胞正常生长,增加污染风险;人工选点、拍照存在视野偏移、对焦不均、光强不统一等问题,数据重复性差,同时仅能实现离散时间点的定性观察,无法自动定量细胞数量、汇合度,难以生成标准化生长曲线完成定量分析。
终点化学检测
以CCK-8、MTT、EdU掺入法等为代表。CCK-8与MTT检测细胞代谢活性间接反映细胞增殖数量;EdU掺入法通过核酸合成标记,特异性识别增殖期细胞。此方法需用化合物处理细胞,细胞死亡,无法实现同一样本的连续追踪。
活细胞动态成像监测
培养箱内原位一体化设备,无标记明场非侵入式成像,全程不移动培养样本与光学镜头,24h/7d不间断自动成像。可完整记录细胞增殖、细胞融合、细胞迁移、细胞分化、类器官生长动态全过程,结合分析软件自动量化细胞数量、细胞汇合度、迁移速率,自动生成标准化增殖曲线、动态影像,全程无人工干预,最大程度维持细胞自然生理状态。
方法比较
| 方法 |
显微镜观察拍照 |
终点法化学检测 |
活细胞动态成像 |
| 检测原理 |
明场光学成像 |
化合物标记细胞,生化显色,测定 OD 值 |
无标记明场光学成像 |
| 细胞状态 |
* 从培养箱中取出观测,环境波动大,影响正常生长状态;
* 部分实验需固定染色,细胞死亡 |
生化试剂标记处理细胞,破坏细胞活性,无法继续培养使用 |
* 培养箱内原位监测,温湿度、气体环境稳定;
* 无外源试剂干扰细胞生理状态,细胞可持续重复观测 |
| 观测模式 |
定点间断观测(0h、12h、24h 等单一时间点) |
定点间断取样(0h、12h、24h 等单一时间点) |
全程连续动态实时监测 |
| 数据获取 |
* 人工镜下寻找视野
* 手动对焦拍照 |
人工加试剂处理,通过酶标仪测定 OD 值,获取终点数据 |
* 培养箱内原位监测,自动运行获取细胞数据信息
* 全程同一视野,无位置偏差,无人为误差 |
| 信息维度 |
静态图像,无时间维度信息,无量化曲线 |
终点单点细胞数据,无图像信息,无中间过程 |
* 静态图像、数据,动态视频,自动进行数据分析生成生长曲线
* 回溯任意时间点的细胞状态数据 |
| 可检测指标 |
细胞形态,简单静态荧光 |
细胞活力、增殖、细胞毒性等 |
细胞形态,增殖,迁移,凋亡,吞噬,杀伤,药物动态响应的多种指标 |
| 人力成本 |
* 专人定时操作
* 通量低,人为误差大 |
样本前处理繁琐 |
* 无人值守,全程自动化运行
* 结果自动捕获,数据曲线自动生成,无需人力干预
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活细胞动态成像技术的应用方向
药物研发与筛选
* 化合物筛选/剂量梯度对比
* 药物组合与单药对比
肿瘤与癌症研究
* 增殖 / 生长动力学对比
* 迁移与侵袭能力对比
免疫学与细胞治疗
* 化合物筛选/剂量梯度对比
* 药物组合与单药对比
感染/宿主细胞-病原体互作
* 病毒 / 细菌感染动力学对比
* 抗病毒药物筛选
食品科学与环境科学
* 食品功能活性成分测评,食品安全性毒理比对,食品过敏原风险评估
* 环境污染物高通量筛查
毒理学
* 外源物质细胞毒性比对,毒物时效毒性对比,毒物损伤修复干预对比
* 心脏/肝脏毒性预测
神经科学
* 神经突触发育追踪
* 神经毒性化合物评估
干细胞与再生医学
* 干细胞增殖 / 自我更新对比
* 分化诱导条件对比
3D 肿瘤球/类器官
* 生长对比
* 抗肿瘤药物筛选
培养工艺、培养基/条件优化
* 培养基 / 血清 / 添加剂筛选
* 环境参数(温度/CO2/氧含量)对比
生物材料&医疗器械领域
* 医用植入材料/支架/涂层细胞相容性长效对比
* 组织工程支架共培养细胞生长、黏附、增殖动态比对
其他应用方向
* 细胞周期与分裂行为
* 胚胎分裂、心肌搏动
…………
活细胞动态成像技术的应用案例
1、细胞增殖/增殖抑制
不同浓度的 CAA(氯乙醛)对细胞汇合度的影响
2、细胞划痕/迁移实验
3、活细胞行为观测
(黑色为对照组,蓝色/红色 CAA浓度25µM/50µM;n=8)
在药物作用下,上皮细胞从贴壁生长状态到破裂动态过程监测
4、细胞培养条件优化
5、3D 肿瘤球监测
6、其他动态监测
zenCELL owl活细胞动态成像及分析系统
基于现有方法的系统比较,活细胞动态成像设备如来自德国innoME公司的zenCELL owl 活细胞动态成像及分析系统,可实现无标记、非侵入、培养箱内原位记录干细胞实时生长状态,输出图片、视频、细胞数量,并绘制干细胞的汇合度曲线、生长曲线和迁移率曲线。
zenCELL owl的核心特点
* 24高通量并行成像:24组独立的光源、镜头和相机,同时监测24个细胞样本/视野,可实现各种自定义的多组对比实验如3个重复×8个分组;单台电脑可同时控制 6 台设备,满足高通量筛选需求;
* 培养箱内长时间运行:外形尺寸18 cm×10.5 cm×18 cm,体型小巧,可置于培养箱的任意隔层,不影响其他细胞实验;24×7 小时不间断监测,无需人工值守;
* 性能稳定数据可靠:整机无任何机械位移,避免机械误差和抖动;无机械疲劳,避免XY轴的图像位移偏差和Z轴反复移动的脱焦问题,保证视野固定和数据连续稳定,实验结果重复性高;
* 自动输出定量数据:设备自动记录细胞图片,生成动态视频,输出细胞汇合度、细胞数量,细胞生长曲线等
* 开放兼容极简操作:兼容各品牌细胞培养板/瓶/皿,无需专用耗材,软件界面简洁,全自动运行;
* 封闭设计方便消杀:一体化构造,外表面无清洁死角,可整机酒精消毒;内部无机械移动部件,无需风扇开口散热降温,避免仪器内滋生细菌、污染培养细胞,避免水蒸气、弱酸蒸汽进入设备腐蚀内部电子器件。
zenCELL owl 的应用方向
* 细胞增殖/增殖抑制:药物/化合物筛选,细胞毒理研究,细胞因子/基因编辑对增殖的影响
* 细胞划痕/迁移实验:肿瘤侵袭,伤口愈合,药物对细胞迁移能力的影响研究
* 活细胞行为观测:细胞吞噬/杀伤、细胞凋亡、病毒侵染细胞、细胞形态变化、干细胞分化等过程观测
* 细胞培养质控与条件优化:接种密度、培养基、血清、培养环境的标准化与参数优化
* 3D 模型监测:肿瘤球、类器官形成、生长、药物响应的长时程动态追踪
* 其它动态监测:神经突触的形成,血管的形成,胚胎的分裂,心肌细胞的搏等
环亚生物科技有限公司
生命科学产品全国性代理商,不断把国外顶级的创新产品引入中国。环亚生物具备完善的公司运营、产品管理、营销、售前技术支持和售后维修体系。环亚生物作为zenCELL owl 实时活细胞成像分析仪大中华区独家代理商,负责zenCELL owl 实时活细胞成像分析仪产品大中华区的营销和售后支持。