高通量单细胞器官功能测量纳米水凝胶3D培养系统

高通量单细胞功能检测系统是个可以模拟心肌细胞生理形状以及器官组织刚性的全自动测量单细胞牵引力的高通量平台。高通量单细胞功能检测系统（兴奋收缩偶联，纳米荧光信号）是全自动高通量测量容易量化细胞运动。能够从细胞微观水平到组织宏观水平评估各种各样的运动范围、细胞运动轨迹、单个细胞力、硬度及离子浓度，如一个孔内一个小时测200个以上单细胞的收缩和离子浓度快速变化（如钙瞬变）。高通量细胞张力度、离子通道、同步测量细胞及组织的检测真正意义上实现了单个心肌细胞的功能性检测。

关键词：细胞力学，收缩力，兴奋耦联，单细胞，水凝胶，类器官 ，钙瞬变，细胞力快速检测，细胞贴壁，心肌细胞测试，可控硬度培养皿

测量对象：癌细胞、斑马鱼、Sperm、菌落、贴壁细胞（如：急性分离地成年小鼠细胞，乳鼠细胞、成年大鼠的心肌细胞、骨骼肌细胞、 神经元干细胞及人源干细胞）

                      系统架构图

优势

1、得到准的细胞信息数据。

高通量单细胞功能检测系统在确定药物或化合物对收缩、松弛或收缩和松弛的精确影响等方面，以提供更准的分析数据。如模拟心肌细胞生理形状以及器官组织刚性环境进行测量。不光测量细胞的收缩和舒张的速度、缩短长度（位移）、收缩松弛持续时间、收缩的同步性、收缩的传播、收缩方向的方向。检测收缩和松弛，以检测其他系统可能忽略的节拍轮廓的细微差异。例如，如果场电位持续时间被药物或化合物修改。

2、节约大量细胞材料。

把不同孔做为不同的实验处理。高通量单细胞功能检测系统全自动设计，同一个细胞不同的处理或者不同时间点进行测试。单个细胞就是独立的测试对象。批量检测单个细胞的指标。不同孔可以检测不同条件下单个细胞的指标。信息量巨大，节约大量耗材及时间成本。

3.研究软件检测和分析细胞行为从细胞内水平到组织水平。

3.1它可以在亚微米水平上检测和量化细胞运动，使研究人员能够以目标大小和时间间隔可视化和分析目标细胞的精细运动

3.2通过轨迹分析选择跟踪区域和运动方向。软件可以量化迁移单元的速度或距离。软件中的频率分析可以分析细胞运动的频率。

4、同步测量细胞的力学及离子通道等指标。测试对象广泛：从单个细胞、组织到斑马鱼等模型。

5、自动识别单元及选取所需测量的区域及细胞。

利用机器学习，软件可以自动识别细胞。这是通过在软件中识别目标单元，然后在软件中“注册"它们来实现的。设置完成后，该软件还可以设置为自动查找图像区域中高于6000个对象目标单元。该系统可以同时搜索多个单元，以加快自动识别的速度。

6、心脏模型软件功能

心脏模型具有许多分析心肌细胞跳动运动的专门功能。图形输出包括收缩、舒张、传播和等时线图，用于可视化检测心脏细胞异常以及细胞和子细胞运动。如：斑马鱼心脏高速荧光成像

功能描述

1、心肌细胞

采用超速成像纳米水凝胶技术，保证药物一定浓度水平下批量测心肌细胞的力学指标和钙瞬变。测细胞收缩的速度和细胞力度、细胞大小、面积、真正产生的功率，收缩时的角度x轴y轴，产生的速度差和力差等，并且可以模拟器官硬度。通过轨迹分析选择跟踪区域和运动方向。软件对迁移单元的速度或距离进行量化。可以分析细胞运动的频率。细胞跟踪检测轨迹并提供定量数据跟踪功能还可以分析面积、周长和圆度等参数，使软件能够跟踪形状变化，例如体外心肌细胞。

2、细胞迁移和精子运动轨迹

跟踪函数检测细胞轨迹，并可以计算定量数据，例如：作为轨迹（xy图表），距离和速度。这使得系统具有检测和测量功能，例如细胞迁移和精子运动的轨迹。

3、动态跟踪可以分析细胞增殖的变化，如菌落形成。

4、人iPS细胞衍生神经细胞的细胞活力测定：

可以测量神经元的运动。神经元运动的功率谱密度（PSD）可用于准确预测细胞死亡。PSD表示一个单元在频域中的运动强度。神经元培养的PSD比传统的生存能力测量更精确地预测细胞死亡。

5、核跟踪特征可用于分析癌细胞迁移

6、斑马鱼幼体血液流动的监测：根据血流量随着发育而增加，具有量化血液中细微差异的能力

7、高通量单个细胞或多个细胞钙离子成像（钙火花/钙波）。如以钙离子为例，采用多种激光模式及染料：单激发单发射、双激发单发射、单发射双激发。

能够从细胞微观水平到组织宏观水平评估各种各样的运动范围、细胞运动轨迹、单个细胞力、硬度及离子浓度，如一个孔内一个小时测200个以上单细胞的收缩和离子浓度快速变化（如钙瞬变）。高通量细胞张力度、离子通道、同步测量细胞及组织的检测真正意义上实现了单个心肌细胞的功能性检测。

测量对象：癌细胞、斑马鱼、Sperm、菌落、贴壁细胞（如：急性分离地成年小鼠细胞，乳鼠细胞、成年大鼠的心肌细胞、骨骼肌细胞、 神经元干细胞及人源干细胞）