細(xì)胞收縮性分析

高通量細(xì)胞收縮測試裝置

典型應(yīng)用：

1、心肌細(xì)胞成熟度測定
功能性 iPSC 誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞纖維

2、牽引力測定
細(xì)胞在基質(zhì)上施加的力的量化

3、Durotaxis 和 haptotaxis 測定
控制基材剛度

4、3D CM 成熟度測定
評估 iPSC-CM 的跳動

5、單CM收縮力
單個心肌細(xì)胞搏動力的量化

世聯(lián)博研北京公司測試方案：

一、細(xì)胞收縮力高通量檢測多孔板-24、96、384孔板：

圖1：原理圖：

1.1）細(xì)胞收縮力測試24孔板

1.2）細(xì)胞收縮力測試96孔板

1.3）細(xì)胞收縮力測試384孔板

細(xì)胞收縮性分析    牽引力微柱陣列

圖案的*微孔板，上面有100,000多個均勻分布的X或+形的具有粘性蛋白質(zhì)微圖案，細(xì)胞沉降并附著在其上，嵌入板中的X具有彈性，因此每當(dāng)細(xì)胞收縮時它們就會收縮。 X帶有分子標(biāo)記，可以發(fā)出熒光，從而可以成像和量化縮小的形狀。

可以成像和定量，因此研究人員可以將X或十字架的變形與單個細(xì)胞或成千上萬個細(xì)胞的一定量的力相關(guān)聯(lián)。該技術(shù)還為研究人員提供了查看單個細(xì)胞鈣反應(yīng)以及它們與細(xì)胞強(qiáng)度之間的關(guān)系的能力。

該技術(shù)也可以用于藥物發(fā)現(xiàn)。研究人員可以快速，輕松地測試不同的治療分子，以了解它們?nèi)绾斡绊懠?xì)胞力以及是否可以糾正任何潛在的力問題。

在具有可控剛度的彈性薄膜中嵌入用戶設(shè)計的粘合劑和熒光微圖案，形成非常密集但均勻的陣列(> 120微米/每平方毫米)。100000個患者來源的單細(xì)胞(地從疾病起源的人體組織中獲得)獨(dú)立地定位并粘附在微圖案上(每個微圖案一個細(xì)胞)，它們對該微圖案施加牽引力并明顯改變其形狀，從而能夠在*的吞吐量下對細(xì)胞收縮性進(jìn)行直觀的基于圖像的評估。

1)熒光彈性可收縮表面的微圖案化

—在具有可控剛度的彈性薄膜中嵌入用戶設(shè)計的粘合劑和熒光微圖案，形成非常密集但均勻的陣列(> 120微米/每平方毫米)。100000個患者來源的單細(xì)胞(地從疾病起源的人體組織中獲得)獨(dú)立地定位并粘附在微圖案上(每個微圖案一個細(xì)胞)，它們對該微圖案施加牽引力并明顯改變其形狀，從而能夠在*的吞吐量下對細(xì)胞收縮性進(jìn)行直觀的基于圖像的評估。

2)基于圖像的受控單細(xì)胞收縮性的動力學(xué)可視化

—例如，384孔板內(nèi)的每個附著細(xì)胞的微圖案在延長的時間內(nèi)以精細(xì)的時間分辨率被獨(dú)立監(jiān)控，以直接觀察收縮行為的全部范圍，從緊張性收縮到誘導(dǎo)性收縮或松弛，以及任一效應(yīng)的作用窗口。選擇“x"形微圖案以小化細(xì)胞-基底接觸面積，同時大化細(xì)胞擴(kuò)散面積，從而在不同位置產(chǎn)生放大和集中的力。由于每個微圖案都與其他微圖案機(jī)械分離，粘附的細(xì)胞不會將應(yīng)變傳遞給相鄰的微圖案，從而確保對群體中每個單個細(xì)胞的收縮力進(jìn)行可靠的評估。

3)單細(xì)胞收縮性的自動化和直觀的圖像分析

—基于該方法的檢測產(chǎn)生直觀、明確的收縮信號——提供直接的圖像分析，以從成像群體中的每個單細(xì)胞獲得定量和可靠的數(shù)據(jù)。

可以同時獲取1000多個均勻圖案的單細(xì)胞的強(qiáng)大的收縮性數(shù)據(jù)，并與96-和384孔板格式無縫地集成，以促進(jìn)大規(guī)模的藥物篩選

二、細(xì)胞牽引力顯微鏡及微柱陣列介紹

圖4：細(xì)胞牽引力顯微鏡

圖5：細(xì)胞微柱陣列，可定制剛度、大小、形狀和間距。

細(xì)胞微柱陣列介紹

特點(diǎn)：

將細(xì)胞培養(yǎng)在具有形貌特征，微柱且具有特定剛度的基質(zhì)上。 可以以高密度分布微柱以創(chuàng)建細(xì)胞施加的力的圖（牽引力顯微鏡），或者它們的大小和排列可以具有細(xì)胞大小，因此可用于測量單個細(xì)胞的整體收縮力。

●PDMS微柱的偏轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)力感測

●PDMS微柱的剛度由其尺寸（Durotaxis）控制

●提供幾種微柱幾何形狀和布置

●單細(xì)胞力作圖（牽引力顯微鏡）

●可控的生物功能化

●適應(yīng)任何細(xì)胞培養(yǎng)底物（從培養(yǎng)皿到96孔板）

●與高分辨率光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)兼容

典型應(yīng)用：

>單心肌細(xì)胞收縮力測定：定量單心肌細(xì)胞的搏動力

>牽引力測定：定量細(xì)胞在基質(zhì)上施加的力

可訂購的產(chǎn)品

1、圓形PDMS微柱10 mm蓋玻片：

標(biāo)準(zhǔn)尺寸：24 mm圓形蓋玻片（約170μm厚度）
設(shè)計：直徑為5 ?m； 中心到中心的距離為7 ?m
三種高度可供選擇：2 ?m，6 ?m和12 ?m

2、帶狀柱子的蓋玻片：

3、方形微柱蓋玻片

設(shè)計：直徑7.5 ?m； 微柱之間的距離為20 ?m

三種高度可供選擇：2 ?m，6 ?m和12 ?m

牽引力測定

使用 4Dcell 的分析（一種由 PDMS 微柱組成的基板），細(xì)胞施加的力是從微柱頂點(diǎn)位移推導(dǎo)出來的。

可以測量高達(dá)數(shù)十納米的微柱的偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致可靠的 1 nN 量級的力測量，從而能夠繪制力圖。 

我們提供帶有微型PDMS微柱的10毫米蓋玻片，用于細(xì)胞培養(yǎng)和力評估。

不同的支柱設(shè)計和布置適合各種應(yīng)用，例如牽引力顯微鏡，收縮力和旋轉(zhuǎn)軸。

通過測量PDMS微柱響應(yīng)于細(xì)胞施加的力的撓度來進(jìn)行力評估。

>多種設(shè)計可供選擇
可用高密度和低密度微柱以及不同縱橫比的基板。
>兼容高分辨率顯微鏡。
易于觀察細(xì)胞及其對微柱變形的影響

標(biāo)準(zhǔn)文化限制

細(xì)胞被鍍在含有熒光珠的彈性凝膠上。通過量化嵌入彈性凝膠中的熒光珠的位移來測量細(xì)胞力，然后將其轉(zhuǎn)換為力。然而，當(dāng)力通過這種連續(xù)的彈性基底傳播時，該系統(tǒng)會產(chǎn)生限制，從而使收縮性測量不太具體。

細(xì)胞基質(zhì)可以使用天然和合成材料制造，通常采用水凝膠的形式，具有高含水量的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，在該應(yīng)用中顯示出高。天然衍生的聚合物材料，例如膠原蛋白、絲心蛋白、殼聚糖、藻酸鹽和淀粉，是早用于細(xì)胞培養(yǎng)的生物材料 ，并且通常表現(xiàn)出良好的生物相容性和生物降解性，盡管批次之間的差異性和一些聚合物的加工難度是顯著的缺點(diǎn)。合成聚合物，例如聚乙醇酸 (PLG) 和聚乳酸 (PLA)，雖然通常比其天然對應(yīng)物的生物相容性更低，但為更好地控制關(guān)鍵特性提供了機(jī)會，例如表面體積比、孔隙率和機(jī)械性能 。