實時微流控阻抗流式細胞儀

高通量 多參數(shù) 非標記 實時無損檢測,！

多參數(shù)：可獲取細胞活力,、數(shù)量、濃度等信息,，并追蹤細胞分化,、衰老、凋亡及癌變等生理狀態(tài)

通用性：適用于1-50μm內(nèi)所有類型的單細胞 (人體,、動/植物細胞,、細菌、酵母,、孢子,、藻類、體細胞等)

高效性：實時標準化無損檢測,、幾分鐘內(nèi)獲得結(jié)果,，通量高、重復(fù)性高,、精確度高

易用性：無需染色、標記或細胞再培養(yǎng),，操作簡單易上手

靈活性：可根據(jù)細胞類型,、研究目標自定義測量和分析協(xié)議

Ampha X30開創(chuàng)了單細胞分析的新紀元，通過整合微流控技術(shù),、電阻抗技術(shù)與流式細胞術(shù),，能夠在微流體精準參考條件下，實現(xiàn)流動態(tài)單細胞的高通量,、連續(xù),、無損阻抗檢測，實時獲得細胞活力,、數(shù)量,、濃度等信息，并追蹤細胞分化,、衰老,、凋亡及癌變等生理狀態(tài)。與常規(guī)細胞分析儀相比,，Ampha X30實時微流控阻抗流式細胞分析儀具有非標記,、多參數(shù)、低污染,、檢測速度快,、標準化程度高等顯著優(yōu)勢,，是生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和藥學(xué)等領(lǐng)域中需要的強有力工具,。

工作原理：

基于細胞膜的電特性（膜電容和膜電阻）,，當不同大小和活性的細胞隨懸浮液流經(jīng)廣頻（0-30 MHz）交流電場時將產(chǎn)生不同的電阻抗信號，經(jīng)解析獲得細胞的濃度,、數(shù)量,、活性及大小等信息。如下圖所示：A）細胞在不同頻率的交流電場中的檢測結(jié)果：低頻電場反映細胞的體積特性即電直徑,，高頻電場反映細胞的介電特性即細胞活性,；B) 微流控芯片；C）細胞電阻抗信號（藍色實部即電阻信號,，綠色虛部即容性電抗信號）,，細胞膜完整性決定容性電抗的大小，故可通過虛部信號來區(qū)分活細胞和死細胞,，最終以阻抗相位角-振幅散點圖反映出來,。

                                                    Ampha X30信號的采集和轉(zhuǎn)導(dǎo)

應(yīng)用領(lǐng)域：

細胞發(fā)育研究：細胞分化、衰老,、凋亡及癌變等生理狀態(tài)

微生物發(fā)酵：酒飲品的釀造,、生物燃料的生產(chǎn)、奶酪/酸奶的生產(chǎn),、疫苗等藥物的生產(chǎn)

生物醫(yī)學(xué)：腫瘤診斷,、腫瘤機制研究、細胞信號調(diào)控,、細胞免疫,、臨床即時診斷

藥物/毒理分析：毒性/藥性應(yīng)激反應(yīng)、藥篩/藥物降解,、病毒滴定,、材料安全檢測

混濁、不透明或自發(fā)熒光介質(zhì)：牛奶/其他食品基質(zhì),、乳狀液,、金屬工作液、自發(fā)熒光介質(zhì)（如微藻）等,。

高精確度：

          圖3. 感染桿狀病毒（BV）后Sf9昆蟲細胞的變化（Ampha X30與Countess™自動細胞計數(shù)儀）

應(yīng)用案例分享：

微生物發(fā)酵在線監(jiān)測

微生物發(fā)酵過程中,，菌種的生產(chǎn)性能、培養(yǎng)基的配比,、原料的質(zhì)量,、滅菌條件、發(fā)酵條件等均影響著發(fā)酵結(jié)果的好壞,。在此過程中,，密切關(guān)注酵母活力和酵母密度是控制和改進發(fā)酵過程的關(guān)鍵,。

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微生物發(fā)酵過程中，利用Ampha X30在線監(jiān)測酵母細胞濃度和活力隨時間的變化（圖1,，細胞濃度-灰色,，細胞活力-藍色），能夠間接反映出反應(yīng)器中發(fā)酵條件的變化,，結(jié)果表明酵母細胞的總體密度隨發(fā)酵時間持續(xù)增長,，但細胞活性卻先逐漸降低后又逐漸升高，其中發(fā)酵后的第11個小時活性標準（圖2）,。Ampha X30對發(fā)酵過程的監(jiān)測不僅顯示出滯后階段和早期對數(shù)階段,，而且揭示了酵母細胞在進入指數(shù)增長對數(shù)階段之前的活力損失。

釀酒酵母活性檢測：

啤酒釀造過程中酵母菌種,、酵母接種量,、酵母使用代數(shù)、發(fā)酵工藝條件等都會影響啤酒的風(fēng)味,。Ampha X30能夠在啤酒釀造生產(chǎn)過程,，高通量、快速,、精準監(jiān)控啤酒酵母細胞的活力,、濃度、代謝,、繁殖和健康狀態(tài),，實時評估溫度、滲透壓,、培養(yǎng)條件等因素對酵母菌的影響，進而及時優(yōu)化發(fā)酵工藝,。

                            啤酒釀造過程中酵母菌密度,、活性及酒精濃度的變化

該案例分析了啤酒釀造過程中，啤酒酵母菌密度,、活性及酒精濃度的變化,。如圖所示發(fā)酵1天后 (紅)，酵母細胞從滯后期進入早期指數(shù)(對數(shù))期,；第1-2天為發(fā)生細胞顯著增殖的指數(shù)生長期 (綠),；第3天，由于細胞的劇烈增殖和營養(yǎng)物質(zhì)的耗盡,，高相位酵母群逐漸向低相位移動（紅-綠-藍,，活力逐漸降低）。該過程反映了發(fā)酵罐中酵母活性及發(fā)酵條件的變化,，即發(fā)酵初期酵母細胞濃度低,、活力低且發(fā)酵罐中存在大量氧氣,，當發(fā)酵罐中的氧氣全部消耗完后，酵母細胞轉(zhuǎn)入?yún)捬醢l(fā)酵產(chǎn)生乙醇,，乙醇濃度迅速增加并逐漸對酵母細胞產(chǎn)生毒性,，導(dǎo)致酵母細胞活性降低。

腫瘤細胞凋亡進程：

                                   Staurosporine誘導(dǎo)下BL2細胞的凋亡過程

腫瘤細胞培養(yǎng)是研究癌變機理,、抗癌藥檢測,、癌分子生物學(xué)極其重要的手段，監(jiān)測藥物對腫瘤細胞的影響對闡明和解決癌癥將起著不可估量的作用,。該案例研究了Staurosporine對BL2淋巴瘤細胞的影響,。從圖中可以看出，在Staurosporine處理1小時后,，BL2細胞活性（藍）顯著下降,，而對照組（黑）BL2細胞在10小時內(nèi)始終保持高活性，之后才逐漸下降,。Ampha X30實時微流控阻抗流式細胞儀無需進行細胞的染色,、標記或培養(yǎng)，可在腫瘤細胞培養(yǎng)過程中隨時檢測腫瘤細胞生理特性的變化,，準確評估腫瘤細胞對凋亡誘導(dǎo)劑,、細胞毒劑的劑量反應(yīng)或分化、凋亡進程,。

CHO細胞發(fā)育變化

人體和動物細胞,，特別是哺乳動物細胞，在藥物研究,、藥效表達,、臨床診斷等應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。哺乳動物細胞常被用于生產(chǎn)抗體,、蛋白質(zhì),、疫苗、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,，中國倉鼠卵巢細胞（CHO）是目前全球研究較多的一種表達系統(tǒng),，在生物制藥領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛。

本案例利用Ampha X30監(jiān)測了CHO細胞在三周內(nèi)的發(fā)育變化,，上圖為第4天（藍色）,、9天（紅色）和19天（綠色）的CHO細胞相位角-振幅散點疊加圖，散點圖左下方的小群體代表死亡細胞,，而右側(cè)的大群體代表活性細胞,，從疊加圖中可以看到CHO細胞活性在前9天里并未發(fā)生變化，而在第19天，散點圖顯著向較低相位角偏移,，這表明由于缺乏底物CHO細胞逐漸失去活性,。

Sf9昆蟲細胞BV感染后活性變化

基于昆蟲桿狀病毒表達系統(tǒng)自身的特點和優(yōu)勢，目前已被廣泛應(yīng)用于藥物研發(fā),、疫苗生產(chǎn),、重組病毒殺蟲劑等眾多領(lǐng)域。Ampha X30實時微流控阻抗流式細胞分析儀可幫助在昆蟲細胞BV感染過程中檢測細胞活力變化,、確定多重性感染（MOI）范圍,、篩選理想的表達條件并預(yù)測BV昆蟲細胞系統(tǒng)中收獲胞內(nèi)蛋白的最佳時間。

 如案例所示,，Sf9昆蟲細胞在感染BV后的數(shù)小時（hpi）內(nèi),，Ampha X30細胞分析儀所獲得的相位-振幅散點圖可明顯分離出三個細胞類群，分為是活細胞（viable）,、感染晚期（LPI）和死細胞（dead）類群,。感染48hpi后，活細胞的阻抗振幅降低（細胞）且數(shù)量逐漸減少,，直至99hpi細胞全部死亡,。感染晚期（LPI）細胞類群出現(xiàn)在較低相位，這部分細胞在0-60hpi逐漸增加隨后減少直至消失,。

腫瘤藥物藥效評估

腫瘤患者來源的異種移植(PDX)是進行藥物敏感性和毒性評估的有效手段,，對預(yù)測療效十分重要。在藥物處理下分泌到培養(yǎng)基中的亞細胞凋亡小體(ABs)和微泡（MVs）,，可作為藥物敏感性的標志物,。目前，實體瘤的體外藥物敏感性評估主要通過：一,、對貼壁細胞進行顯微鏡鏡檢分析ABs細胞的數(shù)量和形狀,；二、流式細胞儀測量統(tǒng)計凋亡條件下ABs和細胞的數(shù)量,，并根據(jù)熒光染色結(jié)果鑒定細胞大小并進行分類,。然而由于ABs復(fù)雜多樣，很難確定每種AB型的適配熒光染料并預(yù)估ABs對不同染料滲透動力學(xué)的依賴性,，因此利用流式細胞儀量化細胞分解過程存在極大的挑戰(zhàn)。

該研究通過不同方法評估了不同藥物濃度下PDAC細胞系的凋亡變化,，結(jié)果表明可在不同的腫瘤微環(huán)境模型和藥物類型下高通量,、非標記、快速無損檢測ABs表型并追蹤細胞凋亡過程,，進而準確評估藥物敏感性和毒性,，是一個測量單細胞電生理學(xué)特性的有效工具，不僅免除了費力耗力的細胞收集和染色標記過程，還可避免因染色不當所造成的細胞凋亡,。

納米材料毒性評估

納米材料廣泛應(yīng)用于工業(yè),、農(nóng)業(yè)、食品,、日用品,、醫(yī)藥等各個領(lǐng)域的同時，已不可避免的給我們的環(huán)境和健康帶來不利影響,。因此,，為確保納米材料的安全性，促進納米技術(shù)的發(fā)展,，進行納米材料毒性評估十分必要且緊迫,。Ampha X30可以非標記、高通量,、快速評估納米材料的毒性,，避免假陰性或假陽性的檢測結(jié)果，是一種可靠且經(jīng)濟高效的檢測方法,。

微藻培養(yǎng)生產(chǎn)脂肪酸

微藻培養(yǎng)生產(chǎn)脂肪酸是一個復(fù)雜但有前景的生物技術(shù)過程,。與其他類型的細胞相比，微藻細胞體積較小且具有自發(fā)熒光,，傳統(tǒng)光學(xué)分析方法難度極大,。Ampha X30基于細胞本身的電特性，不受自身熒光或細胞大小的影響,，可以有效監(jiān)測生物反應(yīng)器中脂肪酸的過生產(chǎn)過程,，幫助篩選合適的微藻種類、優(yōu)化培養(yǎng)條件（如光照,、溫度,、營養(yǎng)鹽濃度等）以實現(xiàn)高效、可持續(xù)的脂肪酸生產(chǎn),。

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