細胞檢測
關注創建者：色過兒 創建時間：2016-12-07
細胞檢測的實例教程
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。
展開 該檢測對 激光光源及對外部條件如溫度、壓力和流速的控制要求很高，特殊光學檢測結構的設計及光纖等的 應用使得微流控折射率檢測系統更接近于芯片實驗室的概念2 熱透鏡顯微檢測——可對單個細胞無創、實時檢測。
2 表面等離子激元共振檢測——可對界面上生物分子相互作用的無標記實時監測，通過對生物反應過 程中表面等離子激元共振的動態變化監測獲取生物分子相互作用的特異信號。檢測對象一般是具有 配體和受體特異性結合性質的核算、蛋白質、酶及抗體等生物分子，尤其適合對免疫反應的過程監 測和定量分析，這對分子特異反應的實時監測也用于細胞的檢測和傳感。
生物微流控系統平臺主要包括四大部分,用戶可根據研究目的需要而選擇合適的微流控部件，最后， 將各部件組裝在一起便構成了一套微流控系統解決方案。
展開 圖六、各種NP制劑的抗腫瘤活性作為預防疫苗
（a） 腫瘤挑戰實驗設計的示意圖；
（b） B16-OVA腫瘤生長在小鼠的腫瘤生長曲線和不同預處理后NP配方(n≥5 * P < 0.05)；
（c） 用B16-OVA細胞膜制備的NP-R@M-M對小鼠4T1乳腺癌腫瘤的生長曲線；
（d） 通過流式細胞儀檢測細胞內抗原染色的所有T細胞中CD107a陽性細胞的百分比；
（e） 用ELISA法測定免疫小鼠血清中IFN-γ的產量。
【小結】
研究了一種新的納米疫苗的配方（NP-R@M-M）,其中包括黑色素瘤細胞膜的幾個關鍵元素，作為腫瘤特異性抗原，TLR agonist作為輔助劑，甘露糖作為APC識別的一部分。在這種納米疫苗系統中，一般的策略是腫瘤細胞膜的涂層可能是針對不同類型腫瘤開發個性化腫瘤特異性疫苗。R837作為一種強健的輔助劑，可顯著促進腫瘤細胞膜NPs的免疫原性。此外，甘露糖修飾可以促進APCs對疫苗NPs的結合和細胞攝取，進一步提高納米疫苗在淋巴結的保留，使其更有效地進行體內疫苗接種。因此，我們開發的納米疫苗（NP-R@M-M），不僅可以作為預防性疫苗來保護小鼠免受腫瘤細胞的挑戰，還可以作為治療的疫苗，在結合抗體PD -1檢查點阻斷療法時有效地對抗黑色素瘤的進展。更重要的是，這種薄膜涂層的納米疫苗使用的所有材料都是完全生物相容性的，因而有著巨大的臨床應用潛力。
文獻鏈接：Cancer Cell Membrane-Coated Adjuvant Nanoparticles with Mannose Modification for Effective Anticancer Vaccination（ACS Nano, 2018, DOI: 10.1021/acsnano.7b09041）
展開 5.電生理學
電生理學是一門研究生物細胞或組織的電學特性的科學。主要包括細胞膜電勢變化， 跨膜電流的調節。在神經科學上主要研究神經元的電學特性，尤其是動作電位。它涉及在多種尺度上從單個離子通道蛋白到整個器官如心臟的電壓變化或電流變化的測量值。在神經科學方面，它包括神經元的放電活動的測量，特別是動作電位的活動。記錄來自神經系統的大規模電信號，如腦電圖的記錄，也可以被稱為電生理記錄。
5.1 納米線晶體管
納米線晶體管通常具有源極、漏極和柵極。在源極和漏極間施加電壓，可測得該晶體管的電導，其大小取決于該器件的尺寸和摻雜濃度。在源極和漏極間施加電壓不變的前提下，通過改變柵極電壓，即可改變源極和漏極間的電流。通過在溶液中施加已知的電壓改變柵極電壓，可獲能源極和漏極間電流的變化。在進行細胞測量時，輸入端柵極電壓值變化可由細胞的動作電位代替，當細胞動作電位隨時間變化時，輸出端電流也會隨時間發生相應變化，通過測量其電流變化，經過計算，即可獲得細胞動作電位隨時間的變化。硅納米線作為納米線晶體管材料可以被廣泛用于生物電子器件檢測，得益于其形貌、尺寸、組成和摻雜等重要特性可被精確地控制，特別是當納米線的直徑降低到幾納米時，可以實現微創和精確的檢測。
圖7 納米線場效應晶體管用于電生理學
5.2 細胞外檢測
將細胞組織培養在具有納米線晶體管的三維網狀支架材料上，或將嵌入納米線晶體管的三維網狀電子器件植入活體內，進行長時間穩定電學信號記錄，對于了解生物體的生理活動、組織間信號傳遞與協作具有重要意義。這種網狀支架既可以作為心肌細胞的載體，同時又可實現三維的細胞外動作電位檢測和調節心肌細胞的電活動。
5.3 細胞內檢測
利用三維納米線晶體管，也可實現細胞內動作電位信號檢測。
展開 超材料超透鏡內部結構
“醫療技術的發展急需我們提高觀測微小物體的能力，而超材料超透鏡的研發或許會幫助我們跨出一大步”，Litchinitser教授舉例道，“超材料超透鏡能用于觀察卵巢或腺體腫瘤活體切片組織中的單個癌細胞，而現有醫療條件下這兩種癌細胞還難以在早期被檢測。”
超材料超透鏡：淺色區域為黃金，深色為PMMA超材料
對于超材料在生物醫療領域的應用，國內研究者和研究機構也已在展開探索，如2011年，深圳光啟高等理工研究院揭牌成立了“超材料技術生物醫療應用工程實驗室”。
隨著超材料領域研究和應用的深化，超材料能否引領生物醫療領域的顛覆性變革，讓我們拭目以待。
來源：根據科技日報、材料館、戰略前沿技術
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3.
（a-b）不同材料處理的細胞活力檢測結果；（c）細胞吞噬檢測情況；（d-e）經不同材料處理后細胞內ROS變化情況；（f）細胞內GSH水平變化情況；（g）細胞內LPO變化情況；（h）細胞內SLC7A11和GPX4表達水平變化（Ⅰ：PBS；Ⅱ：DOX；Ⅲ：TAF；Ⅳ：DOX-TAF@BSA；Ⅴ：DOX-TAF@FN；Ⅵ：DOX-TAF@FN+DFO；VII：DOX-TAF@FN+Fer-1）。
水凝膠植入4周和3個月時周圍組織染色情況
為了研究PSer水凝膠低異物反應的原因，對水凝膠植入2周時周圍組織分別進行炎癥標記物的免疫組化染色以及細胞因子陣列檢測，結果表明PEG 水凝膠周圍組織中有大量的促炎標記物陽性表達，而PSer水凝膠周圍組織中的促炎標記物陽性表達相對較少，和未植入水凝膠的Mock組相當（圖4）。
圖3：使用DCFH-DA染色染料檢測細胞內 活性氧ROS的研究。綠色熒光強度的增強表明ROS在細胞里的產生增加。
研究人員還進行了MTT和活/死檢測，以證明微波誘導的毒性。MTT結果表明，這些AIEgens和微波輻射的作用可以有效殺死癌細胞，平均所需的IC-50值都很低，分別為2.73和3.22μM。
且與其他光學技術（紫外線、X射線等）相比，它的非侵入性和非電離性允許太赫茲技術被用來檢測細胞和組織等更為復雜的結構生物材料，而不必擔心熱波動或其他非線性副作用的影響。然而，由于生物分子在太赫茲波段的吸收截面過小，與電磁波的相互作用較弱，使得光譜信號的變化微弱，給檢測帶來了很大難度。近年來，為了提高生物傳感器的檢測靈敏度，基于超材料生物傳感芯片的太赫茲檢測技術已相繼被開發。
圖5.球形光子晶體的生物醫學應用(a)免疫測定; (b)DNA識別;(c)離子傳感; (d)細胞培養; (e)多種細胞捕獲和檢測; (f)藥物篩選。
此外，該綜述還詳細介紹了基于這些先進的自組裝方法制備的大面積和高品質光子晶體的一些最新的應用。這些應用包括超表面、超材料、顯示、傳感、疾病診斷、生物醫學工程等領域。
（C，D）流式細胞術檢測結果顯示，在以80 μg/mL（ICG 負載量20 μg/mL） 分別共培養1 h和3 h后，其胞吞率（C）和胞吞量（D）。（C，D）中的數據表示為平均值±標準差，n=3，** p <0.01，在相同的實驗條件下，VM-T-L@ICG、VM-T@ICG和VM-L@ICG NP vs.
更適合細胞外K+檢測。
【科研摘要】
最近，加州大學伯利克分校Christopher J. Chang教授團隊報告比例鉀離子傳感器1（RPS-1）的設計，合成和生物學評估，該傳感器是一種雙熒光團傳感器，能夠對活細胞內鉀離子進行比例熒光成像。
作為示例，我們來談談檢測細胞發生有絲分裂的情況。這是一個簡單的卷積神經網絡，可以做到這一點：
訓練和測試的數據已從 Tumor Proliferation Assessment Challenge 2016 (http://tupac.tue-image.nl/) 中提取。我們將數據預處理成97*97圖像，環繞在所討論的實際細胞周圍。
最新研究成果
“超材料超透鏡”有望檢測早期癌細胞
超材料光學特性的研究者、紐約州立大學布法羅分校（University of Buffalo）的Natalia Litchinitser教授近日在她的論文中介紹了由她的團隊設計的一款可進行單個分子成像和癌細胞檢測的透鏡——超材料超透鏡。這種由微小的黃金薄片和透明聚合體超材料制成的透鏡能在可見光下工作，并解決傳統光學透鏡的折射問題。
