活細(xì)胞成像在細(xì)胞培養(yǎng)中的應(yīng)用

1. 什么是活細(xì)胞成像

活細(xì)胞成像是研究動(dòng)態(tài)細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程和影響變化最有力的方法，已廣泛應(yīng)用于許多不同領(lǐng)域。細(xì)胞在機(jī)體中是動(dòng)態(tài)變化的，對(duì)于其生長(zhǎng)過(guò)程與外界控制變量對(duì)其影響的結(jié)果的觀察研究，需要應(yīng)用活細(xì)胞成像技術(shù)，實(shí)時(shí)記錄細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)及表達(dá)活動(dòng)等，還可根據(jù)研究的需要，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行熒光標(biāo)記處理，以研究包括胚胎發(fā)育、細(xì)胞骨架變化、細(xì)胞分裂等動(dòng)態(tài)活動(dòng)。
 

活細(xì)胞常用熒光觀察
 

2. 細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用

（1）劃痕實(shí)驗(yàn)，也稱創(chuàng)傷愈合實(shí)驗(yàn)，模擬了細(xì)胞在體內(nèi)愈合過(guò)程中的遷移過(guò)程�；�本步驟包括在細(xì)胞單層中創(chuàng)建一個(gè)“傷口”，在細(xì)胞遷移過(guò)程中在開(kāi)始和定期捕獲圖像至傷口關(guān)閉，通過(guò)活細(xì)胞成像較長(zhǎng)時(shí)間的拍攝，使用過(guò)程圖像分析以確定細(xì)胞遷移速率。
（2）細(xì)胞匯合度檢測(cè)，定義為平面培養(yǎng)物被細(xì)胞覆蓋的表面積的百分比。通常，匯合度用于評(píng)估何時(shí)需要傳代細(xì)胞，及時(shí)地把握時(shí)間對(duì)維持細(xì)胞表型和培養(yǎng)質(zhì)量至關(guān)重要。
 

相襯觀察活細(xì)胞是細(xì)胞培養(yǎng)的日常

（3）細(xì)胞培養(yǎng)監(jiān)測(cè)，使用培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)皿、多孔板、細(xì)胞工廠等容器承載活細(xì)胞時(shí)，根據(jù)觀測(cè)的培養(yǎng)細(xì)胞規(guī)模、監(jiān)測(cè)目的、監(jiān)測(cè)環(huán)境，來(lái)選擇合適的活細(xì)胞成像設(shè)備。

（4）轉(zhuǎn)染監(jiān)測(cè)，通過(guò)使用帶有熒光觀察功能的倒置顯微鏡和活細(xì)胞成像儀，可直接可視化和監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)染細(xì)胞對(duì)外源元素的吸收和表達(dá)，還可根據(jù)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)染熒光種類的需求，選擇單通道或多通道對(duì)一種或多種熒光信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
 

3. 細(xì)胞培養(yǎng)成像難點(diǎn)

細(xì)胞活動(dòng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)持續(xù)的過(guò)程，細(xì)胞本身也是比較脆弱的，對(duì)活細(xì)胞成像時(shí)應(yīng)關(guān)注光毒性、添加物毒性等對(duì)細(xì)胞健康的影響，需要在持續(xù)高質(zhì)量成像與細(xì)胞健康之間保持較好的平衡。有以下幾個(gè)難點(diǎn)需要注意：

• 細(xì)胞的長(zhǎng)時(shí)間活性和健康度需要培養(yǎng)條件支持。細(xì)胞的活性和健康度需要合適的溫度、濕度和氣體培養(yǎng)條件支持，離開(kāi)了這些條件細(xì)胞無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保持活性。如果觀察和實(shí)驗(yàn)可以短時(shí)間完成，那么離開(kāi)培養(yǎng)條件后盡快完成觀察和實(shí)驗(yàn)即可。對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間觀察的細(xì)胞活動(dòng)，則需要考慮把成像設(shè)備放到培養(yǎng)箱里，或者把培養(yǎng)皿放到成像設(shè)備上然后使用微流控細(xì)胞芯片分析儀等調(diào)節(jié)、保持培養(yǎng)條件。

• 不合適的光源可能損傷細(xì)胞活性和健康度。高能量的激發(fā)光（如汞燈的紫外線）、高強(qiáng)度的光照（如共聚焦的激光光源）、長(zhǎng)時(shí)間照射，會(huì)影響細(xì)胞的活率和健康度，這在傳統(tǒng)汞燈光源中比較明顯。使用LED冷光源的寬場(chǎng)熒光顯微鏡，做無(wú)需染色的相襯或者霍夫曼調(diào)制相襯觀察，是光源性損傷更低的方案，需要熒光染色時(shí)使用低光毒性的的長(zhǎng)波段熒光染料（如cy5、cy5.5、cy7等），搭配盡可能低的光強(qiáng)和盡可能短的激發(fā)/成像時(shí)間，也是一種思路。

• 熒光染料可能損傷細(xì)胞健康。熒光染料的毒性和激發(fā)光的光毒性會(huì)使細(xì)胞健康處于不良的狀態(tài)，典型的是DAPI和Hoechst，這些染料有一定的毒性，并且使用有光毒性的紫外光激發(fā)，對(duì)于這種情況，建議在染色后盡快實(shí)驗(yàn)，并盡量縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

• 不合適的熒光染料搭配會(huì)導(dǎo)致成像不理想。熒光染料不合適或過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致光譜重疊、非特異性染色，背景信號(hào)會(huì)增強(qiáng)，影響熒光成像效果。為了避免這種問(wèn)題，需要合理選擇染料的種類和數(shù)量，盡量錯(cuò)開(kāi)發(fā)射波段，并針對(duì)染料選擇合適的濾光片，通常使用窄帶發(fā)射濾光片會(huì)有更好的效果。另外還可通過(guò)加入適量試劑減少背景熒光。

• 熒光成像考驗(yàn)相機(jī)的靈敏度。熒光成像屬于弱光成像，普通顯微鏡相機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)成像時(shí)間長(zhǎng)、背景噪聲高的問(wèn)題，拍攝的圖片容易糊掉。使用高靈敏度的相機(jī)，可以降低成像時(shí)間，減少光毒性影響，并減少背景噪聲，這對(duì)于紫外成像和紅外成像來(lái)說(shuō)更加明顯。對(duì)于650nm以上的紅外波段成像，還需要用到去除了藍(lán)玻璃/IRCF的sCMOS科研級(jí)相機(jī)（黑白）。

• 焦面漂移，觀察目標(biāo)可能會(huì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中因移動(dòng)而失焦。具有自動(dòng)聚焦功能的活細(xì)胞成像儀，可以幫助您保持更長(zhǎng)的目標(biāo)聚焦時(shí)間并減少焦點(diǎn)漂移。另外，將細(xì)胞培養(yǎng)在恒定溫度并保持容器中溶液的體積恒定也有助于解決聚焦漂移問(wèn)題

4. 細(xì)胞培養(yǎng)解決方案推薦

(1) 典型解決方案：倒置熒光顯微鏡MF52-N + 高靈敏度顯微鏡相機(jī)MC50-S/MS23

• 倒置熒光顯微鏡，可實(shí)現(xiàn)相差觀察、熒光觀察和明場(chǎng)觀察

• LED冷光源，紫外波段單獨(dú)控制，光毒性更低

• 可個(gè)性化選擇熒光通道，實(shí)現(xiàn)多種熒光信號(hào)觀測(cè)

• 可選高靈敏度相機(jī)，弱熒光信號(hào)捕獲能力強(qiáng)，成像效果優(yōu)異

(2) 局促空間解決方案：活細(xì)胞成像儀（自帶無(wú)線相機(jī)）

• 高度一體化，支持相襯和明場(chǎng)觀察成像

• LED冷光源，紫外波段單獨(dú)控制，光毒性更低

• 尺寸小巧輕便，可用于空間狹小細(xì)胞房

• 可用電腦平板無(wú)線連接相機(jī)，避免線材造成不便

• 可選配自動(dòng)對(duì)焦、熒光、雙物鏡等升級(jí)配置

(3)研究級(jí)解決方案：電動(dòng)XYZ倒置熒光顯微鏡MF53-N + 高靈敏相機(jī)MC50-S/MS23 或 研究級(jí)相機(jī)MSH12/MSH05

• 研究級(jí)倒置熒光顯微鏡，高質(zhì)量相襯、熒光和明場(chǎng)成像，另有霍夫曼版本

• 觸屏控制LED冷光源，紫外波段單獨(dú)控制，光毒性更低

• 濾光片組可自主選擇替換，實(shí)現(xiàn)不同熒光染色觀察需求，如Fura-2鈣離子探針

• 三軸高精度電動(dòng)平臺(tái)，重復(fù)定位精度1μm，可精確定位和自動(dòng)對(duì)焦

• 選配高靈敏度相機(jī)滿足熒光成像，選配研究級(jí)相機(jī)滿足特殊成像要求，如Cy7染料

(4)原有產(chǎn)品升級(jí)方案：四大各品牌顯微鏡 + LED熒光光源/模塊 + 高靈敏顯微鏡相機(jī)MC50-S/MS23

• 寬光譜大功率LED熒光光源MG-100和四通道光源MG-120可適配四大各品牌主流熒光顯微鏡，使用更方便，壽命更長(zhǎng)，紫外光毒性更低

• 奧林巴斯CKX41/CKX53，尼康TS100、徠卡DMIL等倒置顯微鏡都可以用我們的模塊升級(jí)為熒光顯微鏡，高性價(jià)比實(shí)現(xiàn)熒光觀察功能

• 高靈敏度相機(jī)搭配定制接口，可適配四大各品牌主流倒置顯微鏡和倒置熒光顯微鏡

明美是一家專注顯微成像產(chǎn)品研發(fā)與銷售的高新技術(shù)企業(yè)，是中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)光學(xué)分會(huì)理事單位，醫(yī)療器械顯微鏡生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)廠家。
公司一直堅(jiān)持誠(chéng)信經(jīng)營(yíng)，用心服務(wù)，提供顯微成像解決方案。為教育、科研、醫(yī)藥、工業(yè)檢測(cè)等廣大客戶提供高效、穩(wěn)定的產(chǎn)品與服務(wù)。
始終以客戶需求為中心，以品質(zhì)為根本，以創(chuàng)新為方向，推動(dòng)顯微行業(yè)的數(shù)字化、電動(dòng)化、智能化，為顯微領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程貢獻(xiàn)力量。
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