盡管最近幾年我們對細(xì)胞內(nèi)過程的了解越來越多，但近期內(nèi)100年來細(xì)胞培養(yǎng)的基本過程沒有根本性的改變。然而，觀察細(xì)胞的方法，卻在近些年進行一場革命，如相差，差分干涉對照，共聚集和熒光等都應(yīng)用于所有細(xì)胞操作的各種常規(guī)研究中。相應(yīng)的，對高端光學(xué)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)的要求也越來越高。

在過去的幾十年里，我們對細(xì)胞內(nèi)生理過程的了解越來越多。然而，在一個多世紀(jì)中，細(xì)胞培養(yǎng)的基本過程一直沒用，還沒有從根本上改變。比起細(xì)胞培養(yǎng)，細(xì)胞的光學(xué)檢測方法卻一直在提高，使得生物學(xué)研究達到一個新的前沿。

相差顯微鏡，差分干涉對照，共聚焦顯微鏡，二光子顯微鏡和激光微解剖等為新生物技術(shù)打開了新的大門。熒光技術(shù)引起了生物成像的革命，并發(fā)展成為研究活細(xì)胞內(nèi)分子過程的定量工具。這些技術(shù)在諸如醫(yī)學(xué)診斷，分子研究，高通量掃描等許多常規(guī)研究中都有應(yīng)用。因此，對高端光學(xué)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)的需求越來越迫切。

細(xì)胞可以置于通道中，在培養(yǎng)基中生存。這種芯片的優(yōu)點是結(jié)合了細(xì)胞培養(yǎng)皿和光觀察室，代替了高分辨顯微鏡所需要的玻璃載玻片/蓋玻片系統(tǒng)。

1.細(xì)胞培養(yǎng)

芯片μ-Slide滿足了細(xì)胞培養(yǎng)的需要。它用塑料制成，化學(xué)穩(wěn)定性好，可以透過氣體，與玻璃兼容。

芯片置于消過毒的容器中，可以很方便地用細(xì)胞懸浮液充滿。將芯片放置在孵化器中時，通道內(nèi)外可以進行氣體交換，細(xì)胞可以在通道中長時間生長。100μL的通道體積可以存留適量的細(xì)胞和培養(yǎng)基。并且因為該芯片為一次性使用，所以避免了沖洗和高壓滅菌的過程。

2.生物學(xué)成像

經(jīng)典顯微鏡法存在的一個問題是如何將細(xì)胞轉(zhuǎn)移到玻片上進行光學(xué)分析，因為玻片易碎，難以操作。細(xì)胞培養(yǎng)芯片 μ-Slide解決了這個問題，它利用一個透光性好的塑料薄膜，使得我們借助高分辨顯微鏡能夠看到細(xì)胞培養(yǎng)室內(nèi)。

因此，許多細(xì)胞技術(shù)如免疫熒光，原位雜交熒光，基因轉(zhuǎn)染等可以在一個簡單的過程內(nèi)完成。

3.流通系統(tǒng)

應(yīng)用芯片這個平臺，可以設(shè)計需要多個流體驅(qū)動的光學(xué)研究裝置。通過兩個液槽，可以很容易地將通道充滿，或者將通道和泵連接。這種裝置可以應(yīng)用于只能獲得少量細(xì)胞的時候，如主細(xì)胞株和 干細(xì)胞 分析。

4.人工毛細(xì)管

可以優(yōu)化芯片的幾何形狀便應(yīng)用于其他方面，如血管系統(tǒng)的模擬。通道表面提供了一個研究血液成分和上皮細(xì)胞脈管壁之間的相互作用的模型。在利用ibidi GmbHR 研究中， 人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞在靜態(tài)灌注的通道中培養(yǎng)，對通道表面處理使之功能化。

HUVECs細(xì)胞的形態(tài)學(xué)和生長速度利用相差顯微技術(shù)表征。實驗證明，在灌注通道時產(chǎn)生的剪切力的影響下，不同功能化表面的通道中HUVECs的穩(wěn)定性各不相同。我們對許多生物聚合物表面涂層進行了測試，結(jié)果表明，與對表面進行物理處理相比較，穩(wěn)定性較低。

5 自動化顯微鏡

在生物技術(shù)應(yīng)用中，分子生物芯片和分子鑒定得到了廣泛的發(fā)展。可以盛放活細(xì)胞作為檢測器或者培養(yǎng)皿的集成生物芯片現(xiàn)在正在應(yīng)用。微流控制系統(tǒng)將會用來在特定微環(huán)境下生長不同的細(xì)胞，細(xì)胞之間的信號傳遞通過微流控制來控制。

活細(xì)胞表達蛋白質(zhì)的原位分析對藥物的研究十分重要。對所有的細(xì)胞系統(tǒng)研究來說，光學(xué)控制是必不可少的。因此，適合于小型化和自動化的透明塑料微室肯定會得到發(fā)展。

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