在體外模擬體內(nèi)環(huán)境,人工控制無(wú)菌、溫度、酸堿度、氧氣與二氧化碳、營(yíng)養(yǎng)條件等,使細(xì)胞正常生長(zhǎng)、繁殖且保持主要結(jié)構(gòu)與功能,這種技術(shù)可以使單個(gè)細(xì)胞經(jīng)過(guò)控制培養(yǎng)成為大量的單細(xì)胞或者少分化的多細(xì)胞。
明美高分辨率2100萬(wàn)像素相機(jī)MSX11拍攝貼壁細(xì)胞
依據(jù)生長(zhǎng)狀態(tài)分類(lèi),細(xì)胞培養(yǎng)一般分為貼附型和懸浮型①貼壁型細(xì)胞:粘附是大多數(shù)有機(jī)體細(xì)胞在體內(nèi)生長(zhǎng)發(fā)育的基本存在形式,一方面是細(xì)胞之間的相互接觸,另一表現(xiàn)是細(xì)胞外基質(zhì)之間的結(jié)合,基于這種特性,細(xì)胞之間才能相互結(jié)合形成組織,在體外培養(yǎng)時(shí),也需要固相界面為細(xì)胞提供粘著點(diǎn)。②懸浮型:屬于非貼壁依賴的細(xì)胞,通常也會(huì)發(fā)生細(xì)胞質(zhì)膜與培養(yǎng)液底粘連,但面積一般不超過(guò)5%。該類(lèi)型細(xì)胞一般來(lái)自血液、骨髓或脾,尤以血中白細(xì)胞、癌細(xì)胞為主要代表,在懸浮液中生長(zhǎng)狀態(tài)良好時(shí),顯微視角下細(xì)胞一般呈圓形,單個(gè)或小細(xì)胞團(tuán)。培養(yǎng)的細(xì)胞依據(jù)光學(xué)顯微鏡下的形態(tài),主要可分為以下幾類(lèi):- 成纖維細(xì)胞型:一般起源于心肌,平滑肌,成骨細(xì)胞,血管內(nèi)皮等細(xì)胞。細(xì)胞呈梭形、扇形、星形或不規(guī)則三角形,中央有卵圓形核,胞質(zhì)常向外伸出3-5個(gè)長(zhǎng)短不一的突起,生長(zhǎng)時(shí)呈放射狀。細(xì)胞匯合過(guò)程中,細(xì)胞的生長(zhǎng)呈放射狀、火焰狀或漩渦狀。

- 上皮細(xì)胞型:泛指形態(tài)上類(lèi)似上皮細(xì)胞的培養(yǎng)細(xì)胞,起源于內(nèi)、外胚層的細(xì)胞如皮膚表皮及其衍生物、消化管上皮、肝胰、肺泡上皮等,一般呈扁平、不規(guī)則多邊形,中央有圓形核,細(xì)胞外觀透明,細(xì)胞彼此緊密相連成單層生長(zhǎng),生長(zhǎng)時(shí)呈膜狀移動(dòng),處于膜邊緣的細(xì)胞總與膜相連。
- 淋巴母細(xì)胞樣型:胞體一般呈圓形,直徑在幾微米到十幾微米不等,細(xì)胞漿量少,胞核大,核周屆界明顯,多見(jiàn)于急性淋巴細(xì)胞白血病等。與上述兩種形態(tài)類(lèi)型細(xì)胞不同,該類(lèi)型細(xì)胞不是貼壁生長(zhǎng),而是懸浮生長(zhǎng)。
生物體主要是由各種細(xì)胞組成的高度統(tǒng)一的整體,對(duì)單個(gè)細(xì)胞或某一種群細(xì)胞在體內(nèi)的活動(dòng)和功能進(jìn)行研究是比較難實(shí)現(xiàn)的,細(xì)胞培養(yǎng)的意義在于,人工控制外界變量,一方面可以研究細(xì)胞的代謝、衰老等過(guò)程、藥物等對(duì)細(xì)胞的影響;另一方面,細(xì)胞培養(yǎng)可產(chǎn)生大量同類(lèi)型的細(xì)胞群作為各類(lèi)實(shí)驗(yàn)樣本,保證結(jié)果一致性和可重復(fù)性。目前細(xì)胞培養(yǎng)主要用于藥物篩選和開(kāi)發(fā),以及生物化合物(例如疫苗、治療性蛋白質(zhì))的大規(guī)模制造:- 藥物作用機(jī)理研究:在培養(yǎng)的細(xì)胞中添加藥物作為變量,觀察研究藥物對(duì)細(xì)胞的作用機(jī)理與結(jié)果,進(jìn)而作為藥物機(jī)理的一個(gè)判斷依據(jù)。
- 新藥篩選:如化學(xué)合成藥物藥效研究、中藥有效成分的篩選與鑒定等。
- 疫苗開(kāi)發(fā)研究:如病毒性疫苗的研究與開(kāi)發(fā)(肝炎病毒疫苗、艾滋病疫苗等)、腫瘤疫苗(多肽疫苗)等。
- 基因工程藥物研究與開(kāi)發(fā):如干擾素研究與開(kāi)發(fā),細(xì)胞生長(zhǎng)因子研究與開(kāi)發(fā)等。
- 細(xì)胞工程藥物研究與開(kāi)發(fā):生物活性多肽研究與開(kāi)發(fā),人參皂甙、紫杉醇等生物活性成分研究與開(kāi)發(fā)。
- 單克隆抗體制備:包括診斷用單克隆抗體,治療用單克隆抗體。
- 基因轉(zhuǎn)移(轉(zhuǎn)染)研究:向受體細(xì)胞中導(dǎo)入外源基因,改造細(xì)胞遺傳性狀。一種方式是在轉(zhuǎn)入的基因中添加熒光標(biāo)記物,用以篩選出轉(zhuǎn)化細(xì)胞,這一步通常需要使用熒光顯微鏡進(jìn)行篩選判斷標(biāo)記的轉(zhuǎn)染細(xì)胞。
- 未經(jīng)染料標(biāo)記的活細(xì)胞透明度大,折光性強(qiáng),輪廓不清,常規(guī)的明場(chǎng)觀察較難將其從培養(yǎng)液中區(qū)分開(kāi)來(lái),對(duì)于這類(lèi)低反差的活細(xì)胞,需要使用相差觀察或霍夫曼調(diào)制相襯觀察等方法,使無(wú)色透明活細(xì)胞也能輕松被識(shí)別。

- 細(xì)胞培養(yǎng)需要各種專業(yè)設(shè)備,細(xì)胞房空間一般較為局促,超凈工作臺(tái)留給細(xì)胞觀察的空間也非常有限,利用有限空間對(duì)于設(shè)備的小巧化和集約化提出了更高的要求。對(duì)于熒光顯微鏡,使用LED光源替代占地空間大的汞燈是十分必要的,小尺寸但集合多種觀察方式的活細(xì)胞成像儀對(duì)于有限空間的高效利用也是很好的解決方案。
- 對(duì)于工業(yè)化生產(chǎn)如疫苗、單克隆抗體、基因重組藥物等,需要使用細(xì)胞工廠之類(lèi)的大規(guī)模培養(yǎng),由于容器大小高度的限制,就要求顯微鏡有更大的載物臺(tái)和工作空間尺寸。

①典型解決方案:倒置顯微鏡MI52-N + 顯微鏡相機(jī)MS60/MSX11/MDX10- 倒置顯微鏡,標(biāo)配明場(chǎng)和相差觀察,適合觀察活細(xì)胞
- 載物臺(tái)可匹配主流規(guī)格培養(yǎng)容器,也可拆下移動(dòng)平臺(tái)節(jié)省空間
- 可升級(jí)熒光觀察成為MF52-N,可升級(jí)MS23/MC50-S熒光相機(jī)

②大尺寸培養(yǎng)皿適配方案:細(xì)胞工廠顯微鏡MI52-CF + 顯微鏡相機(jī)MS60/MSX11/MDX10
- 倒置顯微鏡,標(biāo)配明場(chǎng)和相差觀察,適合觀察活細(xì)胞
- 大尺寸載物臺(tái),大工作距離,可對(duì)十層細(xì)胞工廠進(jìn)行觀察(MF52-CF)

③局促細(xì)胞房空間解決方案:活細(xì)胞成像儀MCS11/MCS21 + 手機(jī)/平板電腦- 可用電腦平板無(wú)線連接相機(jī),避免線材造成不便
- 可選配自動(dòng)對(duì)焦、熒光、雙物鏡等升級(jí)配置

④大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)解決方案:多層細(xì)胞工廠成像儀MCF400- 原位實(shí)時(shí)觀測(cè)40層細(xì)胞工廠
- 實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控,可溯源
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