盡管最近幾年我們對細胞內(nèi)過程的了解越來越多，但近期內(nèi)100年來細胞培養(yǎng)的基本過程沒有根本性的改變。然而，觀察細胞的方法，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)用于所有細胞操作的各種常規(guī)研究中。相應(yīng)的，對高端光學(xué)細胞培養(yǎng)系統(tǒng)的要求也越來越高。
在過去的幾十年里，我們對細胞內(nèi)生理過程的了解越來越多。然而，在一個多世紀中，細胞培養(yǎng)的基本過程一直沒用，還沒有從根本上改變。比起細胞培養(yǎng)，細胞的光學(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)細胞培養(yǎng)系統(tǒng)的需求越來越迫切。
細胞可以置于通道中，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.細胞培養(yǎng)
芯片μ-Slide滿足了細胞培養(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胞培養(yǎng)室內(nèi)。
因此，許多細胞技術(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胞的時候，如主細胞株和 干細胞 分析。
4.人工毛細管
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)境下生長不同的細胞，細胞之間的信號傳遞通過微流控制來控制。
活細胞表達蛋白質(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。

審核編輯 黃宇