微流控細(xì)胞力學(xué)性質(zhì)高通量表征系統(tǒng)

來自德國的高通量單細(xì)胞形變測量分析系統(tǒng)

      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(kuò)展起來的,、集成流式細(xì)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(xì)胞實(shí)時(shí)形變測量和單細(xì)胞力學(xué)性質(zhì)分析系統(tǒng),。是一種以流式細(xì)胞儀的速度檢測單個(gè)細(xì)胞形態(tài)和力學(xué)性質(zhì)的技術(shù)，每個(gè)細(xì)胞都被實(shí)時(shí)拍攝,、分析和成像存儲(chǔ),。 此外，非破壞性的力量應(yīng)用于細(xì)胞,，提供一種方便,，穩(wěn)健和高通量的技術(shù)進(jìn)行生物標(biāo)志物的檢測，可用于基礎(chǔ)科學(xué)和臨床研究。

探索細(xì)胞的物理特性作為生物標(biāo)志物,可以將非破壞性的力量應(yīng)用于細(xì)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(jī)械響應(yīng)。

將細(xì)胞生物力學(xué)特性同流式細(xì)胞儀有機(jī)的結(jié)合起來,，能夠在單細(xì)胞水平下,，高通量、無生物標(biāo)記物的條件下,，快速研究細(xì)胞的生物力學(xué)特性,。

微流控細(xì)胞力學(xué)性質(zhì)高通量表征系統(tǒng)為了給細(xì)胞加載力學(xué)刺激，單個(gè)細(xì)胞被泵驅(qū)動(dòng)通過橫截面略大于細(xì)胞的橫截面的微通道,。細(xì)胞周圍的流體的壓力梯度創(chuàng)造出一個(gè)流動(dòng)剖面而影響細(xì)胞的水動(dòng)力學(xué),。通過流體的流速和粘度可控制作用于細(xì)胞上的力。單細(xì)胞水平的機(jī)械力特性表征,，可以有效闡明細(xì)胞的功能和狀態(tài),，揭示細(xì)胞的單體差異性，對于細(xì)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,。

優(yōu)勢亮點(diǎn)：

• 機(jī)械力學(xué)作為一種新的生物標(biāo)志物--溫和無損傷

• 無標(biāo)記

• 非破壞性的力量

• 高速測量單個(gè)細(xì)胞的實(shí)時(shí)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(xì)胞機(jī)械特性測量高通量（1000細(xì)胞/秒）

• 配有高速成像,、熒光檢測、溫控模塊

• 不需要細(xì)胞分離/純化

• 文獻(xiàn)量大,、級別高文章達(dá)數(shù)十篇

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實(shí)時(shí)形變

成像

每個(gè)細(xì)胞被同時(shí)拍照,、分析和儲(chǔ)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(xì)胞,。 另外可以研究像表面拓?fù)浠蚣?xì)胞對光的衰減的形態(tài)特性,。

• 每個(gè)獲取圖像的存儲(chǔ)

• 快速訪問細(xì)胞大小和形態(tài)

流式細(xì)胞技術(shù)

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

• 可溫控和熒光檢測

  實(shí)時(shí)變形細(xì)胞計(jì)數(shù)和同時(shí)熒光檢測：




•  熒光模塊使得該系統(tǒng)不再只是附加了一個(gè)額外的細(xì)胞力學(xué)檢測通道的流式細(xì)胞儀。它成為了生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞儀來鑒定和定量細(xì)胞和細(xì)胞過程。使該系統(tǒng)集熒光流式細(xì)胞儀和實(shí)時(shí)變形的點(diǎn)于一身,，形成了實(shí)時(shí)熒光形變細(xì)胞儀,。光片激發(fā)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)三通道1D熒光成像。除了所有實(shí)時(shí)變形參數(shù)外,，系統(tǒng)還會(huì)分析熒光信號(hào)實(shí)時(shí)得到峰圖,，速度可達(dá)每秒1000個(gè)細(xì)胞。也可在實(shí)驗(yàn)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(xì)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(biāo)記的表面熒光蛋白可同時(shí)實(shí)現(xiàn)細(xì)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(dòng)員的外周血樣品細(xì)胞群體,。 標(biāo)記后的細(xì)胞表面markers CD3-FITC (T-cells)， CD34-PE (造血干細(xì)胞)和CD14-APC(單核細(xì)胞)熒光強(qiáng)度檢測 揭示了各細(xì)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(xì)胞會(huì)經(jīng)過一束很窄的激發(fā)光幕,。這樣可以進(jìn)行1D熒光成像,，例如可用于解析沿流動(dòng)方向的熒光標(biāo)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(biāo)記的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)（如細(xì)胞核）會(huì)顯示窄峰,，而胞質(zhì)會(huì)顯示出更寬的峰。不同分裂期細(xì)胞中標(biāo)記的組蛋白也會(huì)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(shí)現(xiàn)了生理溫度下的測量,。加熱模塊帶有一個(gè)300 W的加熱器和幾個(gè)靜默通風(fēng)機(jī)來有效混合熱空氣,。靠近樣品處有一個(gè)傳感器和一個(gè)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(jìn)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(qiáng)度LED光源減輕運(yùn)動(dòng)模糊,可進(jìn)行j慢運(yùn)動(dòng)攝影.每秒可記錄500幅幀圖像或10000幀小區(qū)域圖像