細胞培養監控技術的案例
如何監測低氧環境對細胞培養基內氧濃度的影響
細胞培養(cell culture)在生物學中的正規名詞為細胞培養技術，是指在體外模擬體內環境(無菌、適宜溫度、酸堿度和一定營養條件等)，使之生存、生長、繁殖并維持主要結構和功能的一種方法。現有的細胞的體外培養需要理想的氣體環境，氧氣、二氧化碳都是細胞生存的必要條件之一。下面工采網小編向大家介紹一下如何監測低氧環境對細胞培養基內氧濃度的影響。
在沒有氧氣的情況下,無法進行發酵和細胞培養，因而氧作為能量產生和細胞代謝的重要產物,對地球上的大多數生物而言都具有十分重要的作用。研究顯示,環境中特定氧含量的維持,對細胞多種生命現象均具有非常重要的意義。只有在氧氣的消耗和供給之間達到良好的平衡時,才能確保細胞培養擁有最佳條件。
在科研領域，眾多學者利用體外細胞培養模型,研究不同氧環境對細胞存活、增殖及分化的影響,包括多種干細胞的增殖和分化、癌細胞的侵襲和擴增,以及滋養層細胞的發生等。在以上細胞培養模型中,培養基是細胞直接暴露和接觸的外環境,培養基中的氧濃度是細胞實際接觸到的氧環境。但是,在不同氧濃度培養條件下,細胞培養基中的實際氧濃度及其變化情況尚沒受到研究者的關注。
培養基中的氧含量可以隨著外界氧環境的變化而改變，具體情況如下低氧環境下24孔板和35 mm皿中的氧含量要比25cm2培養瓶穩定;常氧環境下換液使得培養基內的氧含量明顯升高,而在低氧環境下換液則對培養基內的氧含量無明顯影響。由上可得知在不同氧濃度下的細胞培養模型研究中,嚴格控制外界環境中的氧濃度,選用合適的細胞培養容器,并且在換液過程中盡量避免或減少培養基與常氧環境的接觸,是維持培養基內氧含量穩定的重要因紊。
展開 3D打印、細胞培養、纖維重造…人造肉用盡武藝也無緣中國市場
細胞肉的制造方式有很多種，但第一步一定都是從動物身上提取細胞，然后在實驗室中模擬動物肌肉生長環境，讓細胞自動生長發育成肉。或者是提取細胞之后，利用3D打印的形式對細胞組織進行排列和復制。
這樣謎之惡心的制作方法已經能生產出香腸、雞塊和鵝肝。
不為四大皆空，人造肉還有這些好處……
看到歐美國家這樣大費周章的研究人造肉，很多人都會不明所以——到底是素雞卷不入味？還是神戶牛不夠肥？
如果拋開味道、口感這一因素來看，人造肉相比養殖動物肉還有很多好處。
第一， 實驗室清潔培養，減少疾病入口的可能。
養殖動物是一件“危險”的事，尤其是在一些工業化養殖未能普及的國家和地區，養殖者有可能患上豬乙型腦炎、絲蟲病這類人畜共患病。而養殖者對動物抗生素的濫用也無形中在提高病毒的抗藥性，可能會導致“超級病毒”的誕生。而肉的消費者也可能因此患上食源性疾病。
但這些誕生在培養皿和3D打印機里的肉因為不和外界一切污染接觸，最起碼在制作過程中是絕對安全和清潔的。
第二， 制作過程環保，減少資源消耗。
一提到污染，可能我們第一反應是工業排出廢水廢氣造成的環境破壞。可實際上畜牧業、農業的養殖同樣會浪費大量資源。在紀錄片《CowSpricy》（奶牛陰謀）中顯示，肉類以及牛奶產業使用了地球上三分之一的新鮮水源，畜牧業產生的溫室氣體占據全球溫室氣體排放總和14.5%，比汽車、火車、輪船等交通工具氣體排放的總和加在一起還要多。生產1kg牛肉就要排放56.6kg的二氧化碳（所以才會有牛屁導致臭氧層破壞的段子）。
由于不需要大量空間、水源和食物來飼養動物，人造肉的生產過程是非常環保的，牛津大學和阿姆斯特丹大學的研究成果顯示，細胞肉生產時的二氧化碳排放量僅為養殖動物肉的2%。
第三， 素食主義者的數量在全球逐步上升，素食肉制品是一門很好的生意。
展開 生物3D打印細胞培養平臺推向美國市場，Inventia Life Science獲3500萬澳元B輪融資
Dwayne曾在器官細胞供應商Mimetas擔任高級職務，并將致力于推動Inventia技術在美國和加拿大的應用，同時擴大制藥和學術客戶群。目前，Inventia Life Science已將三家“美國領先的制藥公司”列為客戶，并且在2020年安裝了第一臺機器后，該公司將加快這一進程，改善細胞研究技術，重塑生物醫學行業，尤其是制藥行業。
實驗室用細胞實時監控系統如何選型
實驗室用細胞實時監控系統如何選型？
實驗室用細胞實時監控系統的選型需要綜合考慮實驗需求、功能模塊、技術參數以及預算等因素。以下是一些關鍵的選型要點和建議：
1. 明確實驗需求
在選擇細胞實時監控系統之前，首先要明確實驗室的具體需求。例如：
是否需要對細胞形態、生理參數或代謝活動進行監控？
是否需要長時間連續監測？
是否需要高通量檢測？
是否需要對特定細胞類型（如貼壁細胞、懸浮細胞）進行監測？
2. 功能模塊選擇
細胞實時監控系統通常包含多種功能模塊，根據實驗需求選擇合適的功能模塊至關重要：
細胞形態監測模塊：適用于觀察細胞的形態變化，如增殖、分化、凋亡等。
生理參數監測模塊：能夠實時檢測細胞的pH值、氧氣濃度、二氧化碳濃度等。
代謝活動監測模塊：用于監測細胞的代謝產物，如葡萄糖消耗量、乳酸生成量等。
數據處理與分析模塊：具備強大的圖像識別和數據分析功能，能夠自動生成報告。
環境控制模塊：確保細胞在穩定的培養條件下生長。
3. 技術參數考量
技術參數是選型的重要依據，常見的技術參數包括：
成像技術：如明場成像、熒光成像、共聚焦成像等。
檢測速度：例如96孔板的檢測速度。
氣體控制：如CO?和O?濃度的實時監控和報警功能。
自動化程度：如自動聚焦、自動數據采集、自動化加藥等功能。
4. 系統兼容性和擴展性
選擇的系統應與實驗室現有的設備（如培養箱、搖床等）兼容，并具備良好的擴展性，以滿足未來實驗需求的增加。
5. 品牌與售后服務
選擇知名品牌的產品，通常能夠獲得更可靠的技術支持和售后服務。
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結構健康監控 | 采用光學技術進行隧道監控
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展開 耶魯大學樊榮教授：做單細胞測序技術臨床轉化的拓荒者
隨之而來的問題是，如何通過進一步的細胞分型，使患者獲益率更高、承受的副作用更小？在細胞分型、基因表達中有著廣泛應用的單細胞測序技術為解決這一問題提供了選擇。那么，單細胞測序技術在CAR-T療法中的應用現狀怎樣？國內外該研究領域發展到何種程度？兩種技術的結合在精準醫療領域又有著怎樣的應用前景？為此，測序中國專訪了耶魯大學生物醫學工程系終身教授樊榮。樊榮教授是利用單細胞分析解析CAR-T細胞活性的專家，采訪中，樊榮教授帶我們重走了單細胞測序與CAR-T療法的強強聯合之路。
單細胞測序助攻CAR-T療法
2017年12月，《科學家》雜志（The Scientist）評選出了2017年度的十大醫療技術發明，其中位列榜首的是IsoPlexis公司的IsoCode芯片和IsoLight平臺。一個星期之后，FierceBiotech也授予其“2017年技術創新獎”。這套系統能夠同時捕獲成千上萬個單細胞的完整生物分子和功能信息，包括動態監測免疫T細胞以及分析患者個體的整體免疫功能特征，能夠更好地分析癌癥患者對免疫療法的治療反應，提早預測包括細胞免疫療法在內的抗癌免疫療效。憑借這項獨一無二的技術，IsoPlexis在2017年獲得了B輪1350萬美元融資。
樊榮教授，正是這項技術的發明者，同時他也是IsoPlexis的聯合創始人。
早在單細胞測序和免疫治療遠不似如今紅火時，樊榮教授便投身于此。2006年，在加州大學伯克利分校取得化學博士學位后，他來到加州理工學院進行博士后的深造。在與眾多合作者的交流探討中，他得知，腫瘤異質性正是該領域科研成果在臨床診療應用轉化中的一大阻礙。為了深入探究腫瘤細胞與微環境、免疫細胞之間交流的模式，樊榮教授全身新投入到研發新的單細胞分析技術中。“通過單細胞水平的檢測，預測腫瘤的發展趨勢，我們就有機會從整體水平上為患者制定更好的治療方案。”
展開 3D打印神經元細胞！康考迪亞大學發明激光誘導側轉移技術
導讀：加拿大康考迪亞大學研究人員開發了一種生物打印成體神經元細胞的新方法。他們正在使用一種新的激光輔助技術，可以保持高水平的細胞活力和功能。
研究人員開發了一種稱為激光誘導側轉移 (LIST) 的新生物打印技術，通過使用不同粘度的生物墨水改進現有的生物打印技術，從而實現更好的3D打印。在文章中，他們證明了該技術可成功打印感覺神經元，這是周圍神經系統的重要組成部分。他們表示，這有利于生物打印潛力的長期發展，包括疾病建模、藥物測試和植入物制造。
△圖1. 激光誘導神經元側向轉移 (LIST) 打印系統示意（A左）和生物油墨噴射（高速成像A右）。打印后1小時，帶有DRG神經元的液滴。比例尺 = 50 μM ( B , C )。
可行且實用
研究人員使用小鼠周圍神經系統的背根神經節 (DRG) 神經元來進行技術測試。神經元懸浮在生物墨水溶液中，并加載到生物相容性基材上方的方毛細管中。低能納秒激光脈沖聚焦在毛細管中部，產生微氣泡膨脹并將充滿細胞的微射流噴射到其下方的基底上。將樣品短暫孵育，然后洗滌并重新孵育48 小時。
△圖2. 生物打印不會影響DRG神經元的存活，但會減少神經突觸的生長。
然后，團隊進行了多次測試以測量打印細胞的容量。一項活力測定發現，打印兩天后，86%的細胞仍然存活。研究人員指出，當使用較低能量的激光時，存活率會提高。較高激光能量使用時，一些熱力學反應更可能損壞細胞。
△圖3. 打印過程對辣椒素引發的鈣內流的影響。
其他測試測量了神經突生長（其中發育中的神經元在響應指令時產生新的投射）、神經肽釋放、鈣成像和RNA測序。
展開 新型3D打印技術：將電子器件和細胞直接打印到皮膚上！
價值
（圖片來源：明尼蘇達大學）
Michael McAlpine 表示：“我們對于這種新型3D打印技術的潛力感到非常興奮，它采用便攜式、輕量、成本低于400美元的3D打印機。我們可以想象，一個士兵可以從背包中拿出這個打印機，將化學傳感器或者他們需要的其他電子產品直接打印到皮膚上。它就像一把未來的‘瑞士君刀’，他們所需要的所有東西都可以通過一個便攜式3D打印機工具實現。”
除了電子器件，這種新型3D打印技術也為其他許多應用鋪平了道路，包括給皮膚病患者打印細胞。McAlpine 的團隊與明尼蘇達大學治療罕見皮膚病的專家 Dean Jakub Tolar 展開合作，成功地采用一種生物墨水，在老鼠皮膚傷口上打印細胞，這將為皮膚病患者帶來更加先進的治療方法。
McAlpine 表示：“在皮膚上直接打印電子器件或者細胞的想法非常吸引我。這是一個如此簡單的想法，但是為未來許多重要應用來說具有無限的潛力。”
展開 『原創』生物醫學信號處理——國家生命科學與技術人才培養基地系列教材
生物醫學信號處理——國家生命科學與技術人才培養基地系列教材
· 作者：劉海龍 編著
· 出版社：化學工業出版社
· 出版日期：
2006-4-1
· ISBN：7502578978
· 字數：607000
印次：1
結合神經干細胞技術，3D打印水凝膠植入物有望修復受損脊髓
3D科學谷了解到該動物實驗的另一個具有積極意義的結果是，經處理的大鼠的循環系統已經穿透植入物內部以形成功能性的血管網絡，這有助于神經干細胞存活，人工組織需要血管系統才能獲得足夠的營養并排出廢物。
以上研究涉及到工程和脊髓神經再生這兩項交叉學科。工程團隊一直致力于開發下一代用于制造細微仿生結構的3D打印技術，該團隊過去曾使用這項技術來制造肝臟組織和錯綜復雜的血管網絡，他們正在進行的項目之一為制造人工心臟組織。負責脊髓再生的研究團隊，已從事嚴重脊髓損傷修復研究超過10年，就在今年該團隊培養除了一系列新的脊髓神經干細胞。
研究團隊下一步的科研目標是將這種填充脊髓干細胞的3D打印植入物用于更大的動物實驗，為將來的人體試驗做準備。接下來的研究中，研究團隊還將在脊髓支架內摻入蛋白質，進一步刺激干細胞存活和軸突生長。
與這項研究相關的論文發表于2019年1月14日的Nature Medicine雜志，作者包括Shaochen Chen，Mark Tuszynski等。
展開 一次生產10億CAR-T細胞，新型CRISPR技術，無需病毒載體高效插入超長DNA序列
CRISPR技術的出現顯著改變了基因編輯領域的格局，為科學家自由操縱基因提供了前所未有的簡便和高效。然而，目前CRISPR技術并非完美無缺，仍存在一定局限性，并面臨許多挑戰。
常規CRISPR技術通常依靠病毒載體來遞送到細胞中，但病毒載體往往成本高昂且耗費資源，因此，制造大量臨床級病毒載體一直是CRISPR技術臨床應用的主要瓶頸之一。此外，傳統病毒載體（慢病毒載體）在基因組中插入基因的位點具有隨機性，難以對其進行精準控制，因此具有潛在致癌性風險。
近日，美國加州大學舊金山分校的研究人員在 Nature Biotechnology 期刊發表題為：High-yield genome engineering in
primary cells using a hybrid ssDNA repair template and small-molecule cocktails 的研究論文。
該研究開發了一種改進型CRISPR-Cas9基因編輯技術，無需病毒載體即可非常高效地將長DNA序列精準引入細胞基因組的精確位置，實現比常規CRISPR技術高2-3倍的編輯效率。而且，能夠一次性產生高達10億個CAR-T細胞，這為下一代安全高效的基于CRISPR的細胞療法打開了新的大門。
在經典的CRISPR-Cas9基因編輯技術中，需要使用高濃度的雙鏈DNA（dsDNA）和Cas9靶序列來增強CRISPR介導的插入效率，但這可能對原代細胞產生較強的毒性。與之相對，單鏈DNA（ssDNA）對細胞的毒性較小，即使在相對較高的濃度下也是如此。
此外，為了克服常規CRISPR技術需要病毒載體的弊端，多年以來，研究團隊一直致力于將更長的DNA序列以一種不依賴病毒載體的方式插入到基因組中的特定位點，并實現更高效的基因編輯。
展開 
核材料運輸中的遠程監控技術
1、遠程監控系統
阿貢國家實驗室位于伊利諾伊州萊蒙特（來源：阿貢國立實驗室）
美國能源部阿貢國家實驗室的研究人員致力于確保核燃料在循環設施中，以及儲存、運輸和處置過程中，核材料和其他放射性材料的安全、安保和保障措施（3S）。
為了支持這一全球使命，他們正在率先開發和使用ARG-US“警戒守衛者”（Watchful Guardian）遠程監控系統。
ARG-US技術由兩個主要平臺組成，這兩個平臺都獲得了專利。
第一個是帶傳感器的射頻識別（RFID）監控，用于儲存和運輸中的滾筒式包裝，帶有固定讀取器或“一體式”CommBox。
第二個是用于核燃料循環設施遠程區域的模塊化監測系統，以及用于實時跟蹤和監測運輸中高價值和高風險材料的TRAVELER。
2、RFID監控
ARG-US RFID的基礎是監控標簽。通用形狀因子標簽，可用于各種滾筒類型，這個系統包含各種傳感器，有溫度、濕度、沖擊和輻射（伽馬、中子），以及一個觸覺密封傳感器，用于檢測密封完整性的破壞，包括自然破壞和人為損壞。
為了長期供電和可靠監測，標簽上有10年使用壽命的電池。這項經過驗證的監測技術于2014年獲得Evigia Systems公司的許可。
CommBox
CommBox能夠對包裹進行基于物品的監控和跟蹤（圖源：阿貢實驗室）
CommBox能夠通過ARG-US RFID標簽對包裹進行基于物品的監控和跟蹤，該標簽具有多個傳感器、一個讀取器（詢問器）、一個可充電鋰離子電池和蜂窩/衛星通信設備，所有這些都在一個Pelican機箱中，使安裝和使用變得簡單。
展開 基于5G技術的視頻監控系統方案設計思路
而隨著人工智能、云計算、網絡技術等新興技術的日漸成熟，視頻監控行業將進入重新洗牌的過程，用戶對平臺軟件以及軟硬件設備兼容性的需求將會增加，安防已不再僅僅是對設備和服務的需求，而是對整體解決方案及服務的需求。
煤礦安全監測監控技術中典型的傳感器有哪些？
礦井安全生產監測監控系統主要由傳感器、斷電儀、載波機、傳輸線、解調器、計算機、調度顯示盤等組成。隨著計算機技術、網絡技術、微電子技術的不斷發展，目前的礦井安全生產監測監控系統主要由監測監控終端、地面中心站、通信接口裝置、井下分站、各種傳感器等組成。其典型結構如圖1-1所示。
傳感器與控制器
傳感器的穩定性和可靠性是煤礦監測監控系統能正確反映被測環境和設備參數的關鍵技術和產品。目前國內生產和用于煤礦監測監控系統的傳感器主要有瓦斯、一氧化碳、風速、負壓、溫度、煤倉煤位、水倉水位、電流、電壓和有功功率等模擬量傳感器，以及機電設備開停、機電設備饋電狀態、風門開關狀態等開關量傳感器。以上傳感器的開發和應用基本滿足了煤礦安全生產監測監控的需要，但國產傳感器在使用壽命、調校周期、穩定性和可靠性方面與國外同類產品相比還有很大差距，某些傳感器（如瓦斯傳感器）的穩定性還不能滿足用戶的需要。
煤礦井下使用的控制器主要是指各種規格的斷電儀，其主體是由繼電器構成，該斷電儀的壽命長，可靠性高。
礦用監控系統傳感器
煤礦井下各種有用、有害氣體及溫度和濕度等參數，都屬于環境參數。礦井環境參數主要有甲烷濃度、氧氣濃度、粉塵濃度、井巷硐室和工作面溫度、風量與負壓、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、二氧化硫濃度和硫化氫濃度等。
采煤、掘進、運輸、及通風等各系統的運行及相關設備的工作狀況稱為礦井工況參數。主要監測的工況參數有風筒風量、風門開關、輸送帶開停、煤倉煤位、采煤機組位置、排水系統、壓風系統、主要通風機工作狀態等工況參數。
傳感器一般由敏感元件、轉換元件和信號處理電路3部分組成，有時需要加輔助電源，其組成原理如圖4-1所示。
1.智能遙控甲烷傳感器
智能遙控甲烷傳感器是組成監控系統的一種智能型檢測儀表。
展開 從“被動監控”到“主動預警”：紅外熱成像技術如何重塑安防體系
紅外熱成像技術正成為現代安防體系中的關鍵感知手段，有效彌補了傳統安防在復雜環境下的監測短板，實現全方位、全天候的安全守護。
傳統安防依賴可見光攝像頭、紅外對射等設備，在夜間、弱光、雨霧等惡劣天氣下往往監控效果不佳，存在安全隱患。紅外熱成像技術基于熱輻射探測原理，具備強穿透、全天候的監控能力，突破了環境與時間的限制，廣泛應用于邊境防護、關鍵基礎設施安保、城市安全及消防救援等領域。
紅外熱成像在安防中的核心優勢
環境適應性強，實現“全天候無盲區”監測
不受光線影響：通過非接觸式測量，可在完全黑暗或強光眩光環境中清晰成像，消除低光無光環境的監控盲區。
穿透惡劣天氣：在雨、霧、雪、沙塵等天氣中，紅外線穿透能力遠強于可見光，確保系統在極端天氣下穩定運行，支持24小時不間斷監測。
精準識別風險，實現“從被動到主動”監測
發現隱蔽目標：可穿透草叢、偽裝物等非金屬遮擋，識別隱藏人員或熱源設備，適用于周界防護、廠區排查等場景。
預判潛在事故：通過監測設備異常升溫（如電氣線路老化、變壓器過熱），在火災前兆階段觸發預警；也可通過熱源移動軌跡識別人員異常滯留、非法闖入等行為。
適配多種場景，靈活接入現有安防體系
固定監控場景：在廠區周界、高層建筑、變電站等重點區域安裝固定熱成像攝像機，直接接入原有安防系統，實現自動監控與報警。
智能聯動：可與報警系統、消防設備聯動，檢測到異常時自動觸發警報、啟動消防噴淋，大幅縮短響應時間。
典型應用場景
關鍵基礎設施安保：對電站、水庫、通信樞紐、機場等重點設施進行全天候、遠距離監控，及時發現非法入侵，保障設施安全。
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