細(xì)胞收縮力測試系統(tǒng)

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)胞收縮力測試系統(tǒng)    細(xì)胞牽引力測量裝置

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(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(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(jì)：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(jì)：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

方形微柱蓋玻片
設(shè)計(jì)：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

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(jì)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。

直接接種細(xì)胞
>多種設(shè)計(jì)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

細(xì)胞力產(chǎn)生和力傳遞綜合測量分析系統(tǒng)

1、背景和解決方案：

       在生理和病理?xiàng)l件下，細(xì)胞本身產(chǎn)生的或細(xì)胞外基質(zhì) (ECM) 通過粘著斑 (FA) 和粘附連接 (AJ) 傳遞的機(jī)械力已知在調(diào)節(jié)各種細(xì)胞行為中發(fā)揮重要作用。

細(xì)胞胞力的產(chǎn)生和力的傳遞：

對于許多生物過程至關(guān)重要，量化通過基于E-鈣粘蛋白的粘附連接施加的細(xì)胞-細(xì)胞和細(xì)胞內(nèi)力，將在生物學(xué)研究領(lǐng)域闡明與機(jī)械力響應(yīng)相關(guān)的細(xì)胞功能方面發(fā)揮基礎(chǔ)性作用，

該系統(tǒng)為理解生物力學(xué)力在單個細(xì)胞、多細(xì)胞以及細(xì)胞-細(xì)胞/細(xì)胞-ECM 界面上的作用的提供了新方法，將為革新再生醫(yī)學(xué)、疾病建模和藥物發(fā)現(xiàn)的突破性技術(shù)打開大門，

闡明了細(xì)胞遷移、增殖、分化、重塑和機(jī)械感知其微環(huán)境的機(jī)制的許多方面。

2、該系統(tǒng)綜述：

該系統(tǒng)支持基于微柱陣列法、FLECS熒光彈性基底微圖案法、集成熒光微珠嵌入聚丙烯酰胺凝膠法、PDMS合規(guī)的薄硅膜法，集優(yōu)棄劣進(jìn)行力生成和應(yīng)力傳遞分析，可以2D細(xì) 胞，也可以3D細(xì)胞嵌入水凝膠中，并結(jié)合時間依賴性 (4D)的細(xì)胞內(nèi)源力產(chǎn)生與力傳遞量化分實(shí)驗(yàn)?？捎糜趩蝹€細(xì)胞、多細(xì)胞之間、細(xì)胞集落和融合細(xì)胞層（cell sheet）中的力生成和應(yīng)力傳遞分析，為理解生物力在單個細(xì)胞、細(xì)胞集落、細(xì)胞-細(xì)胞/細(xì)胞-ECM界面上的作用提供了新方法，將為革新再生醫(yī)學(xué)、疾病建模和藥物發(fā)現(xiàn)的突破性技術(shù)打 開大門，闡明了細(xì)胞遷移、增殖、分化、重塑和機(jī)械感知其微環(huán)境的機(jī)制的許多方面，對于深刻理解許多生物過程至關(guān)重要。

該系統(tǒng)解決了從具有已知彈性的粘性基底測量的細(xì)胞力引起的變形重建細(xì)胞基質(zhì)牽引力和細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)應(yīng)力的逆問題。除了應(yīng)力和力生成的標(biāo)準(zhǔn)測量之外，

還可以進(jìn)行包括線性張力測量（一種專門用于細(xì)胞邊界的力傳遞測量），允許用戶設(shè)置所必要的分析參數(shù)，選擇感興趣的區(qū)域，檢查輸入?yún)?shù)和中間結(jié)果，

并計(jì)算描述力、應(yīng)力及其分布的各種參數(shù)，允許非用戶對此類實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全面評估，可讓您快速分析可視化大型數(shù)據(jù)集。

可選配時差顯微鏡活細(xì)胞工作站，為顯微鏡提供類似培養(yǎng)箱的氣體溫度濕度控制；

可選的共聚焦超高分辨率TIRF顯微鏡

2.2、測試方法：

• 2.2.1、細(xì)胞微柱陣列：
  
  細(xì)胞主要黏附于與基底垂直微柱的上面，可以直接根據(jù)微柱的彎曲變形程度與方向測定與細(xì)胞接觸點(diǎn)牽引力的大小與方向。

  2.2.2、熒光微珠嵌入聚丙烯酰胺凝膠：
  
  通過培養(yǎng)在具已知彈性軟基底（聚丙烯酰胺(PA)膠），細(xì)胞收縮過程中對基底產(chǎn)生的牽引力使基底產(chǎn)生變形，這種變形反映到熒光微珠的運(yùn)動；用熒光顯微鏡采集熒光微珠的運(yùn)動信息，經(jīng)圖像處理后，得到基底的應(yīng)變信息，然后通過一定的力學(xué)模型，定量反演出細(xì)胞的牽引力；細(xì)胞收縮或遷移過程中各個時刻的力分布就可以可視化在計(jì)算機(jī)屏幕上

  2.2.3、熒光彈性可收縮表面微圖案化多孔板高通量細(xì)胞收縮力檢測多孔板-24、96、384孔板：
  
  該可高通量檢測細(xì)胞收縮力的多孔板是軟膜底嵌有熒光微圖案的du特微孔板，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

  2.2.4、合規(guī)PMDS基底多孔板：
  
  采用軟彈性基底，通過細(xì)胞與彈性基底相互作用引起的基底變形來測定或計(jì)算細(xì)胞牽引力

  可定制剛度0.1kPa 至 100 kPa 的楊氏彈性模量、蛋白質(zhì)涂層

• 2.3、適用樣品：

  2D單個細(xì)胞、3D凝膠包埋的細(xì)胞、細(xì)胞集落和融合細(xì)胞層中的力生成和應(yīng)力分析，細(xì)胞收縮力、細(xì)胞之間相互用力、細(xì)胞與ECM之間相互用力、跨細(xì)胞邊界作用力、平均法向應(yīng)力和剪切應(yīng)力

• 2.4、典型測試應(yīng)用：

有許多不同的方法可以測量力的產(chǎn)生和應(yīng)力。在這里，您可以找到可以使用該程序計(jì)算的數(shù)量的概覽。

2.4.3、收縮力

收縮力定義為牽引力向一個點(diǎn)（稱為力中心）的投影之和。因此，如果力都已經(jīng)指向一個中心點(diǎn)，則收縮性很高。局部相反的力和不指向力震中的力對收縮性沒有貢獻(xiàn)。能夠以力似乎源自單個點(diǎn)的方式協(xié)調(diào)其力產(chǎn)生的細(xì)胞或細(xì)胞群可以獲得高收縮性，同時消耗相對少量的應(yīng)變能。

這在圖13中進(jìn)一步說明。案例 A 代表具有兩個具有高度協(xié)調(diào)力生成的細(xì)胞的細(xì)胞集落，案例 B 代表具有協(xié)調(diào)性的細(xì)胞。在情況 B 中，每個細(xì)胞自行產(chǎn)生收縮力。因此，如果我們假設(shè)情況 A 和 B 中的應(yīng)變能相等，則情況 B 的收縮性較低。

綜上所述：應(yīng)變能是總力產(chǎn)生的量度，而收縮性是協(xié)調(diào)力產(chǎn)生的量度。

我們的平臺兼容2D/3D/4D模式，支持單細(xì)胞、融合單層細(xì)胞以及介于兩者之間的細(xì)胞?？砂葱瓒ㄖ疲赘袷?、模量、珠熒光、玻璃厚度和分析軟件的定制。我們可以提供任何組合，制造您想要的，并且樂于為您的挑戰(zhàn)創(chuàng)新解決方案。