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微流控阻抗流式细胞仪(IFC):单细胞检测的得力助手
日期:2022-04-13 17:38:13

高通量 多参数 非标记 无损检测!




●实时监测细胞状态,包括细胞浓度、数量,活力,大小(电直径),追踪细胞的分化衰老凋亡和癌变

●适于所有类型的单细胞(肿瘤细胞,白细胞、红细胞等哺乳动物细胞、细菌、病原体、酵母、藻类、浮游生物、花粉、精子等)

●标准化测试:高通量(>1000cells/s),高重复性、高精确度

●用户体验友好,操作简单易上手


微流控阻抗流式细胞仪(IFC)通过整合微流控技术、电阻抗技术与流式细胞术,能够在微流体精确参考条件下,实现流动态单细胞的连续、无损阻抗检测。与传统的单细胞检测方法相比,微流控阻抗细胞仪具有非标记、多参数、低污染和检测速度快等显著优势,可大大减少时间消耗并降低成本,为细胞的种类鉴别与状态检测提供了强有力的工具。

 

—— 工作原理 ——


基于细胞膜的电特性(膜电容和膜电阻),当不同大小和活性的细胞或颗粒随悬浮液流经广频(0-30 MHz)交流电场时将产生不同的电阻抗信号,经解析获得细胞的浓度、数量、活性及大小等信息。如下图所示:A)细胞在不同频率的交流电场中的检测结果:低频电场反映细胞的体积特性即电直径,高频电场反映细胞的介电特性即细胞活性;B) 微流控芯片;C)细胞电阻抗信号(蓝色实部即电阻信号,绿色虚部即容性电抗信号),细胞膜完整性决定容性电抗的大小,故可通过虚部信号来区分活细胞和死细胞,最终以阻抗相位角-振幅散点图反映出来。


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微流控阻抗流式细胞仪信号的采集和转导


—— 高精确度 ——


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图1 酵母活性的检测结果显示IFC法与PI荧光染色法无差异(y = 0.9572x + 2.2259  R² = 0.9957)

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图2 BL2细胞浓度的测量结果显示IFC与Neubauer血球计数板良好总方法之间的技术无差异(y    = 4E+0.6x-0.829, R² = 0.9967)

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图3 U937人淋巴瘤细胞活性对不同纳米材料的剂量响应曲线表明IFC法与TB染色法的结果一致 

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图4 感染杆状病毒(BV)后的Sf9昆虫细胞大小变化表明IFC法与Countess™自动细胞计数仪的分析结果无差异(R2=0.901)

 

—— 典型应用 ——


●细胞大小和形态研究

●细胞活力测定

●毒理学研究

●细胞分化

●细胞凋亡

●在线细胞监测


—— 案例分享(部分)——


◆分析肿瘤细胞活力及凋亡进程


肿瘤细胞培养是研究癌变机理、抗癌药检测、癌分子生物学极其重要的手段。肿瘤细胞培养对阐明和解决癌症将起着不可估量的作用。微流控阻抗流式细胞仪可高通量(>1,000个Cells/s)、非标记测量每个细胞的生理特性,通过阻抗数据(相位-振幅散点图)快速识别和量化肿瘤细胞培养物的活性和浓度,评估肿瘤细胞对凋亡诱导剂、细胞毒剂的剂量反应或分化、凋亡进程。


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不同培养时期BL2细胞的阻抗相位和细胞活力的变化

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Staurosporine诱导下BL2细胞的凋亡过程


评估酿酒酵母活性


啤酒酿造过程中酵母菌种、酵母接种量、酵母使用代数、发酵工艺条件等都会影响啤酒的风味。微流控阻抗流式细胞仪高通量、快速可靠测定细胞活力,细胞大小的变化,评估温度、渗透压以及对产物、底物等培养条件对酵母菌的影响,进而优化发酵工艺。


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啤酒酿造过程中酿酒酵母密度、活性及酒精浓度的变化


感染杆状病毒(BV)后的Sf9昆虫细胞的活性变化


基于昆虫杆状病毒表达系统自身的特点和优势,目前已被广泛应用于药物研发、疫苗生产、重组病毒杀虫剂等众多领域。微流控阻抗流式细胞仪可帮助在昆虫细胞BV感染过程中检测细胞活力变化、确定多重性感染(MOI)范围、筛选理想的表达条件并预测BV昆虫细胞系统中收获胞内蛋白的理想时间。如案例所示,Sf9昆虫细胞在感染杆状病毒后的数小时(hpi)内,微流控阻抗流式细胞仪所获得的相位-振幅散点图可明显分离出三个细胞类群,分别是活细胞(viable)、感染晚期(LPI)和死细胞(dead)类群。感染48hpi后,活细胞的阻抗振幅降低(细胞萎缩)且数量逐渐减少,直至99hpi细胞全部死亡。感染晚期(LPI)细胞类群出现在较低相位,这部分细胞在0-60hpi逐渐增加随后减少直至消失。


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感染杆状病毒(BV)数小时内Sf9昆虫细胞活性的变化


评估胰腺肿瘤细胞对化疗药物的敏感性


肿瘤患者来源的异种移植(PDX)是进行化疗药物敏感性和毒性评估的有效手段,对预测化疗疗效十分重要。在药物处理下分泌到培养基中的亚细胞凋亡小体(ABs)和微泡(MVs),可作为药物敏感性的标志物。然而由于ABs复杂多样,很难确定每种AB型的适配荧光染料并预估ABs对不同染料渗透动力学的依赖性,因此利用流式细胞仪量化细胞分解过程存在极大的挑战。微流控阻抗流式细胞仪作为一种测量单细胞电生理学特性的有效工具,不仅免除了费力耗力的细胞收集和染色标记过程,还可避免因染色不当所造成的细胞凋亡,可在不同的肿瘤微环境模型和药物类型下高通量、非标记、快速无损检测ABs表型并追踪细胞凋亡过程,进而准确评估药物敏感性和毒性。


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不同浓度的吉西他滨诱导下PDAC细胞系的凋亡变化(显微镜镜检vs.流式细胞术vs. IFC法)


评估纳米材料毒性


纳米材料广泛应用于工业、农业、食品、日用品、医药等各个领域的同时,已不可避免地给我们的环境和健康带来不利影响。因此,为确保纳米材料的安全性,促进纳米技术的发展,进行纳米材料毒性评估十分必要且紧迫。微流控阻抗流式细胞仪可以非标记、高通量、快速评估纳米材料的毒性,避免假阴性或假阳性的检测结果,是一种可靠且经济高效的检测方法。


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U937细胞对NM-300K(Ag,100μg/ mL)的急性毒性效应


延伸阅读:

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