活细胞动态监测概述
活细胞动态监测,即将缓慢的细胞动态变化过程,如细胞增殖、细胞分化、细胞迁移、类器官发育、细胞间互作等,进行可视化呈现,是细胞生物学、药物筛选、肿瘤机制、干细胞诸多研究的核心手段。细胞生理活性高度依赖稳定的体外培养微环境。温湿度、CO₂浓度波动、外源染料标记与频繁人工操作均会干扰细胞正常状态,最终导致实验数据失真、重复性不佳。
活细胞动态监测的主要方法
目前活细胞动态监测常用的方法,主要有传统的显微镜下观测和活细胞动态成像监测。
1、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。
2、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。
3、活细胞动态监测的方法比较
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传统显微镜 |
活细胞成像系统 |
活细胞成像仪优势 |
| 监测环境 |
培养箱中取出
室温下置于显微镜下监测 |
全程培养箱内工作
无标记明场成像 |
培养箱内原位监测
稳定的培养微环境 |
| 细胞稳定性 |
频繁暴露于室温下
生长环境波动大,细胞状态易受影响
污染风险大 |
细胞生长环境全程稳定
无干扰 |
维持细胞真实生理状态
避免污染风险
数据更可靠 |
| 观测连续性 |
人工取样、手动操作,易产生人为误差
数据信息不连续,丢失中间动态信息 |
支持全天不间断自动监测
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长时程,无间断,无需人值守
动态监测全过程 |
| 视野一致性 |
人工选取视野及对焦,观测条件无法统一 |
24 组独立固定镜头,无任何机械移动 |
同一视野、同一焦距、同一光强连续监测 |
| 数据重复性 |
较差 |
好 |
数据一致
高重复性 |
| 数据维度 |
细胞静态图片 |
自动输出细胞图像、动态视频、细胞数量、汇合度数值
自动生成细胞生长曲线 |
数据结果丰富
数据维度多样 |
| 通量 |
单次观测单孔、单视野
多样本并行时需逐个观测 |
24通道并行成像
并行监测24个样本,20秒内完成全板采集
单台电脑可支持多台设备扩展 |
满足多通量、多分组、多重复的实验设计 |
| 自动化程度 |
依赖人工观测,操作多 |
全自动运行
细胞影像结果自动保存
自动进行细胞数量分析及生成细胞生长曲线, |
解放人力
提高实验效率 |
| 设备维护 |
结构复杂,尤其精密光学与机械设计,对环境湿度、粉尘等敏感 |
一体化封闭设计,耐温、耐高湿、抗腐蚀
无机械移动部件,无校准需求、无散热开口、无清洁死角 |
稳定性高
维护成本极低 |
因此,传统显微镜更适于细胞状态的快速定性观测,无法满足长时程、动态、定量及高通量的活细胞实验需求。
活细胞动态成像及分析系统,在培养箱内对细胞生长动态进行无标记的24h×7d连续监测,获取更可靠的结果,同时自动输出细胞图片、动态视频、细胞数量及生长曲线等多种数据结果,全自动运行无需人工值守,免维护,是传统显微镜观察方法的升级补充方案。
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;24h×7d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,心肌细胞的搏动等
环亚生物科技有限公司
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