高通量細(xì)胞牽引力收縮力測(cè)試系統(tǒng)

細(xì)胞產(chǎn)生的力高通量測(cè)試裝置

背景：

細(xì)胞具有產(chǎn)生力的能力，細(xì)胞使用物理力量來執(zhí)行重要的功能——當(dāng)這種力量被破壞時(shí)，在執(zhí)行重要功能時(shí)縮短和再延長(zhǎng)，疾病就會(huì)隨之而來。傳統(tǒng)上，測(cè)量這樣的力是困難的，但是以下兩種新的方法現(xiàn)在可以同時(shí)測(cè)量成千上萬個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞產(chǎn)生的力。

測(cè)試方案：

一、細(xì)胞收縮力高通量檢測(cè)多孔板-24、96、384孔板：

圖1：原理圖：

1.1）細(xì)胞收縮力測(cè)試24孔板

1.2）細(xì)胞收縮力測(cè)試96孔板

1.3）細(xì)胞收縮力測(cè)試384孔板

該可高通量檢測(cè)細(xì)胞收縮力的多孔板是軟膜底嵌有熒光微圖案的微孔板，上面有100,000多個(gè)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(shí)它們就會(huì)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(gè)細(xì)胞或成千上萬個(gè)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(gè)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(cè)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(jì)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(gè)患者來源的單細(xì)胞(精que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(gè)微圖案一個(gè)細(xì)胞)，它們對(duì)該微圖案施加牽引力并明顯改變其形狀，從而能夠在很高的吞吐量下對(duì)細(xì)胞收縮性進(jìn)行直觀的基于圖像的評(píng)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(jì)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(gè)患者來源的單細(xì)胞(精que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(gè)微圖案一個(gè)細(xì)胞)，它們對(duì)該微圖案施加牽引力并明顯改變其形狀，從而能夠在很高的吞吐量下對(duì)細(xì)胞收縮性進(jìn)行直觀的基于圖像的評(píng)估。

 2)基于圖像的受控單細(xì)胞收縮性的動(dòng)力學(xué)可視化
—例如，384孔板內(nèi)的每個(gè)附著細(xì)胞的微圖案在延長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)以精細(xì)的時(shí)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(shí)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(gè)微圖案都與其他微圖案機(jī)械分離，粘附的細(xì)胞不會(huì)將應(yīng)變傳遞給相鄰的微圖案，從而確保對(duì)群體中每個(gè)單個(gè)細(xì)胞的收縮力進(jìn)行可靠的評(píng)估。

3)單細(xì)胞收縮性的自動(dòng)化和直觀的圖像分析
—基于該方法的檢測(cè)產(chǎn)生直觀、明確的收縮信號(hào)——提供直接的圖像分析，以從成像群體中的每個(gè)單細(xì)胞獲得定量和可靠的數(shù)據(jù)。

可以同時(shí)獲取1000多個(gè)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。

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