高通量單細(xì)胞器官功能測(cè)量納米水凝膠3D培養(yǎng)系統(tǒng)

高通量單細(xì)胞功能檢測(cè)系統(tǒng)是個(gè)可以模擬心肌細(xì)胞生理形狀以及器官組織剛性的全自動(dòng)測(cè)量單細(xì)胞牽引力的高通量平臺(tái)。高通量單細(xì)胞功能檢測(cè)系統(tǒng)（興奮收縮偶聯(lián)，納米熒光信號(hào)）是全自動(dòng)高通量測(cè)量容易量化細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。能夠從細(xì)胞微觀(guān)水平到組織宏觀(guān)水平評(píng)估各種各樣的運(yùn)動(dòng)范圍、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡、單個(gè)細(xì)胞力、硬度及離子濃度，如一個(gè)孔內(nèi)一個(gè)小時(shí)測(cè)200個(gè)以上單細(xì)胞的收縮和離子濃度快速變化（如鈣瞬變）。高通量細(xì)胞張力度、離子通道、同步測(cè)量細(xì)胞及組織的檢測(cè)真正意義上實(shí)現(xiàn)了單個(gè)心肌細(xì)胞的功能性檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：細(xì)胞力學(xué)，收縮力，興奮耦聯(lián)，單細(xì)胞，水凝膠，類(lèi)器官 ，鈣瞬變，細(xì)胞力快速檢測(cè)，細(xì)胞貼壁，心肌細(xì)胞測(cè)試，可控硬度培養(yǎng)皿

測(cè)量對(duì)象：癌細(xì)胞、斑馬魚(yú)、Sperm、菌落、貼壁細(xì)胞（如：急性分離地成年小鼠細(xì)胞，乳鼠細(xì)胞、成年大鼠的心肌細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞、 神經(jīng)元干細(xì)胞及人源干細(xì)胞）

                      系統(tǒng)架構(gòu)圖

優(yōu)勢(shì)

1、得到準(zhǔn)的細(xì)胞信息數(shù)據(jù)。

高通量單細(xì)胞功能檢測(cè)系統(tǒng)在確定藥物或化合物對(duì)收縮、松弛或收縮和松弛的精確影響等方面，以提供更準(zhǔn)的分析數(shù)據(jù)。如模擬心肌細(xì)胞生理形狀以及器官組織剛性環(huán)境進(jìn)行測(cè)量。不光測(cè)量細(xì)胞的收縮和舒張的速度、縮短長(zhǎng)度（位移）、收縮松弛持續(xù)時(shí)間、收縮的同步性、收縮的傳播、收縮方向的方向。檢測(cè)收縮和松弛，以檢測(cè)其他系統(tǒng)可能忽略的節(jié)拍輪廓的細(xì)微差異。例如，如果場(chǎng)電位持續(xù)時(shí)間被藥物或化合物修改。

2、節(jié)約大量細(xì)胞材料。

把不同孔做為不同的實(shí)驗(yàn)處理。高通量單細(xì)胞功能檢測(cè)系統(tǒng)全自動(dòng)設(shè)計(jì)，同一個(gè)細(xì)胞不同的處理或者不同時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。單個(gè)細(xì)胞就是獨(dú)立的測(cè)試對(duì)象。批量檢測(cè)單個(gè)細(xì)胞的指標(biāo)。不同孔可以檢測(cè)不同條件下單個(gè)細(xì)胞的指標(biāo)。信息量巨大，節(jié)約大量耗材及時(shí)間成本。

3.研究軟件檢測(cè)和分析細(xì)胞行為從細(xì)胞內(nèi)水平到組織水平。

3.1它可以在亞微米水平上檢測(cè)和量化細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，使研究人員能夠以目標(biāo)大小和時(shí)間間隔可視化和分析目標(biāo)細(xì)胞的精細(xì)運(yùn)動(dòng)

3.2通過(guò)軌跡分析選擇跟蹤區(qū)域和運(yùn)動(dòng)方向。軟件可以量化遷移單元的速度或距離。軟件中的頻率分析可以分析細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的頻率。

4、同步測(cè)量細(xì)胞的力學(xué)及離子通道等指標(biāo)。測(cè)試對(duì)象廣泛：從單個(gè)細(xì)胞、組織到斑馬魚(yú)等模型。

5、自動(dòng)識(shí)別單元及選取所需測(cè)量的區(qū)域及細(xì)胞。

利用機(jī)器學(xué)習(xí)，軟件可以自動(dòng)識(shí)別細(xì)胞。這是通過(guò)在軟件中識(shí)別目標(biāo)單元，然后在軟件中“注冊(cè)"它們來(lái)實(shí)現(xiàn)的。設(shè)置完成后，該軟件還可以設(shè)置為自動(dòng)查找圖像區(qū)域中高于6000個(gè)對(duì)象目標(biāo)單元。該系統(tǒng)可以同時(shí)搜索多個(gè)單元，以加快自動(dòng)識(shí)別的速度。

6、心臟模型軟件功能

心臟模型具有許多分析心肌細(xì)胞跳動(dòng)運(yùn)動(dòng)的專(zhuān)門(mén)功能。圖形輸出包括收縮、舒張、傳播和等時(shí)線(xiàn)圖，用于可視化檢測(cè)心臟細(xì)胞異常以及細(xì)胞和子細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。如：斑馬魚(yú)心臟高速熒光成像

功能描述

1、心肌細(xì)胞

采用超速成像納米水凝膠技術(shù)，保證藥物一定濃度水平下批量測(cè)心肌細(xì)胞的力學(xué)指標(biāo)和鈣瞬變。測(cè)細(xì)胞收縮的速度和細(xì)胞力度、細(xì)胞大小、面積、真正產(chǎn)生的功率，收縮時(shí)的角度x軸y軸，產(chǎn)生的速度差和力差等，并且可以模擬器官硬度。通過(guò)軌跡分析選擇跟蹤區(qū)域和運(yùn)動(dòng)方向。軟件對(duì)遷移單元的速度或距離進(jìn)行量化?？梢苑治黾?xì)胞運(yùn)動(dòng)的頻率。細(xì)胞跟蹤檢測(cè)軌跡并提供定量數(shù)據(jù)跟蹤功能還可以分析面積、周長(zhǎng)和圓度等參數(shù)，使軟件能夠跟蹤形狀變化，例如體外心肌細(xì)胞。

2、細(xì)胞遷移和精子運(yùn)動(dòng)軌跡

跟蹤函數(shù)檢測(cè)細(xì)胞軌跡，并可以計(jì)算定量數(shù)據(jù)，例如：作為軌跡（xy圖表），距離和速度。這使得系統(tǒng)具有檢測(cè)和測(cè)量功能，例如細(xì)胞遷移和精子運(yùn)動(dòng)的軌跡。

3、動(dòng)態(tài)跟蹤可以分析細(xì)胞增殖的變化，如菌落形成。

4、人iPS細(xì)胞衍生神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)胞活力測(cè)定：

可以測(cè)量神經(jīng)元的運(yùn)動(dòng)。神經(jīng)元運(yùn)動(dòng)的功率譜密度（PSD）可用于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)細(xì)胞死亡。PSD表示一個(gè)單元在頻域中的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。神經(jīng)元培養(yǎng)的PSD比傳統(tǒng)的生存能力測(cè)量更精確地預(yù)測(cè)細(xì)胞死亡。

5、核跟蹤特征可用于分析癌細(xì)胞遷移

6、斑馬魚(yú)幼體血液流動(dòng)的監(jiān)測(cè)：根據(jù)血流量隨著發(fā)育而增加，具有量化血液中細(xì)微差異的能力

7、高通量單個(gè)細(xì)胞或多個(gè)細(xì)胞鈣離子成像（鈣火花/鈣波）。如以鈣離子為例，采用多種激光模式及染料：?jiǎn)渭ぐl(fā)單發(fā)射、雙激發(fā)單發(fā)射、單發(fā)射雙激發(fā)。

能夠從細(xì)胞微觀(guān)水平到組織宏觀(guān)水平評(píng)估各種各樣的運(yùn)動(dòng)范圍、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡、單個(gè)細(xì)胞力、硬度及離子濃度，如一個(gè)孔內(nèi)一個(gè)小時(shí)測(cè)200個(gè)以上單細(xì)胞的收縮和離子濃度快速變化（如鈣瞬變）。高通量細(xì)胞張力度、離子通道、同步測(cè)量細(xì)胞及組織的檢測(cè)真正意義上實(shí)現(xiàn)了單個(gè)心肌細(xì)胞的功能性檢測(cè)。

測(cè)量對(duì)象：癌細(xì)胞、斑馬魚(yú)、Sperm、菌落、貼壁細(xì)胞（如：急性分離地成年小鼠細(xì)胞，乳鼠細(xì)胞、成年大鼠的心肌細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞、 神經(jīng)元干細(xì)胞及人源干細(xì)胞）