細(xì)胞、組織、類(lèi)器官代謝分析儀

灌流式、多參數(shù)、實(shí)時(shí)代謝監(jiān)測(cè)

細(xì)胞、組織、類(lèi)器官代謝分析儀—IMOLA-IVD

      德國(guó)cellasys提供的灌流式、多參數(shù)、實(shí)時(shí)代謝監(jiān)測(cè)的細(xì)胞、組織、類(lèi)器官代謝分析儀—IMOLA-IVD，是一種基于生物芯片的微生理參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)活細(xì)胞、組織、類(lèi)器官的代謝和形態(tài)進(jìn)行無(wú)標(biāo)記實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，搭配自動(dòng)化灌流系統(tǒng)進(jìn)行換液或者加藥，可以實(shí)現(xiàn)幾天或幾周的連續(xù)測(cè)量，研究藥物對(duì)活細(xì)胞、組織、類(lèi)器官的影響以及移除藥物后的恢復(fù)和再生效應(yīng)。 我們的細(xì)胞、組織、類(lèi)器官代謝分析儀通過(guò)生物芯片技術(shù)，可以在體外直接研究活細(xì)胞或組織、器官在培養(yǎng)過(guò)程種的多個(gè)參數(shù)的變化，包括細(xì)胞外酸化（pH）、細(xì)胞呼吸（pO2、pCO2）和形態(tài)學(xué)（電阻）。整個(gè)測(cè)量過(guò)程無(wú)需標(biāo)記、多通道平行進(jìn)行、連續(xù)檢測(cè)、實(shí)時(shí)記錄。

      細(xì)胞代謝主要是指細(xì)胞從環(huán)境中攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，消化吸收后排放出降解物或雜質(zhì)。大多數(shù)碳水化合物，例如葡萄糖，都是細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。在有氧條件下，葡萄糖被細(xì)胞攝取后在胞漿內(nèi)轉(zhuǎn)變成丙酮酸，然后進(jìn)入三羧酸循環(huán)代謝，變成二氧化碳并產(chǎn)生能量；在缺氧條件下，葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)代謝為乳酸以提供能量。總體而言，細(xì)胞代謝增強(qiáng)時(shí)，葡萄糖的消耗增加，酸性的代謝產(chǎn)物也相應(yīng)增加，反之亦然。此外，外界環(huán)境因素對(duì)貼壁細(xì)胞的作用經(jīng)常影響到細(xì)胞的粘附和融合度，而細(xì)胞的粘附狀態(tài)是與細(xì)胞骨架的組織性和膜的完整性相關(guān)的，如果受到環(huán)境因素干擾，細(xì)胞則會(huì)改變其粘附方式，可能變圓或完全脫離基底。因此，監(jiān)測(cè)這些參數(shù)就能很好的了解細(xì)胞、組織、類(lèi)器官生長(zhǎng)過(guò)程中的細(xì)胞生理狀態(tài)和代謝行為。

      德國(guó)cellasys公司推出的細(xì)胞、組織、類(lèi)器官代謝分析儀—IMOLA-IVD非常適合與于監(jiān)測(cè)細(xì)胞、組織、類(lèi)器官的代謝過(guò)程的各種生理學(xué)指標(biāo)，包括產(chǎn)酸，產(chǎn)氧，貼壁電阻，溫度?？梢詥为?dú)控制每一個(gè)樣品的溶液,分別有6個(gè)獨(dú)立的灌流泵來(lái)控制每個(gè)通道的灌流系統(tǒng)，保證每個(gè)通道的獨(dú)立性，可以連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)6種細(xì)胞、組織、類(lèi)器官的生理活動(dòng)和代謝情況。

     
      德國(guó)cellasys的細(xì)胞、組織、類(lèi)器官代謝分析儀—IMOLA-IVD，采用的是芯片技術(shù)，而不是通用的光學(xué)檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)靈敏度更高，檢測(cè)時(shí)間更長(zhǎng)，而且這兩個(gè)產(chǎn)品都有密閉的灌流系統(tǒng)，可以適時(shí)更換溶液，適合長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)細(xì)胞、組織、類(lèi)器官的生理行為變化，以及觀察外界條件（加藥等）處理后的細(xì)胞/組織/類(lèi)器官的再生等效應(yīng)。
?    多個(gè)傳感器芯片并聯(lián)平行工作；
?    非侵入式、實(shí)時(shí)無(wú)標(biāo)記監(jiān)測(cè)；
?    pH值、O2消耗率、細(xì)胞外酸度、貼壁電阻四參數(shù)同時(shí)測(cè)量；
?    獨(dú)特的灌流系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)換液；

        德國(guó)cellasys的細(xì)胞、組織、類(lèi)器官代謝分析儀—IMOLA-IVD最 Duo 可配備6通道，6通道每個(gè)孔都有獨(dú)立灌流和換液的功能，非常適合做長(zhǎng)時(shí)間的胞、組織、類(lèi)器官代謝的觀測(cè)、再生醫(yī)學(xué)，組織工程學(xué)、類(lèi)器官藥理學(xué)評(píng)價(jià)、類(lèi)器官藥物安全性評(píng)估以及干細(xì)胞研究等。

應(yīng)用案例

1. 毒理動(dòng)力學(xué)（細(xì)胞/組織/類(lèi)器官）

      監(jiān)測(cè)培養(yǎng)的活細(xì)胞/組織/類(lèi)器官代謝分析的活力是闡明化學(xué)物質(zhì)的毒理動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的關(guān)鍵。汞的毒性作用是通過(guò)纖維母細(xì)胞胞外酸化率來(lái)檢測(cè)的，毒素被去除后，細(xì)胞恢復(fù)了。細(xì)胞類(lèi)型：3T3成纖維細(xì)胞，貼壁細(xì)胞。

      10%十二烷基硫酸鈉溶液(7次稀釋)對(duì)成纖維細(xì)胞的毒性作用可以通過(guò)細(xì)胞阻抗(Z)來(lái)解釋。細(xì)胞類(lèi)型：L929成纖維細(xì)胞，貼壁細(xì)胞。

      有了自動(dòng)灌流系統(tǒng)，在活體類(lèi)似的情況下，可以映射到體外實(shí)驗(yàn)。細(xì)胞外酸化率用于評(píng)估1%十二烷基硫酸鈉溶液對(duì)HepG2肝球蛋白的毒性。細(xì)胞類(lèi)型：Hep-G2肝癌球體細(xì)胞。

      表皮(RhE)是在保持臨界氣液界面的形成的，實(shí)時(shí)測(cè)量跨表皮細(xì)胞層電阻（TEER）。細(xì)胞類(lèi)型：人類(lèi)表皮細(xì)胞（RhE）， transwell細(xì)胞小室。

2. 藥物開(kāi)發(fā)（細(xì)胞/組織/類(lèi)器官）

      可以研究新藥對(duì)細(xì)胞/組織/類(lèi)器官代謝和生理形態(tài)的影響。測(cè)定了抗腫瘤藥物牛蒡根素對(duì)PANC-1細(xì)胞系的影響，記錄了實(shí)時(shí)生物電阻的變化。細(xì)胞類(lèi)型：PANC-1人胰 xian 癌，貼壁細(xì)胞。

3. 環(huán)境監(jiān)測(cè)（細(xì)胞/組織/類(lèi)器官）

      以藻類(lèi)的代謝活性為指標(biāo)來(lái)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)。本例顯示了克氏小球藻在被苯嗪草酮污染后光合活性的降低，去除毒素后光合活性的恢復(fù)。細(xì)胞類(lèi)型：chlorella kesslerialgae小球藻，懸浮細(xì)胞。

4. 再生醫(yī)學(xué)研究（細(xì)胞/組織/類(lèi)器官）

      胰島，特別是產(chǎn)生胰島素的beta細(xì)胞，可以在不同的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)條件下表現(xiàn)出不同的代謝活性。在再生醫(yī)學(xué)研究中，beta細(xì)胞或胰島的代謝測(cè)量可以反映其活力和功能能力。在該實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)暴露于相當(dāng)于生理上低血糖和高血糖水平的葡萄糖濃度時(shí)，可檢測(cè)到beta細(xì)胞系INS-1E的代謝活動(dòng)出現(xiàn)明顯區(qū)別變化，反應(yīng)了不同條件下的胰島素分泌。細(xì)胞類(lèi)型:INS-1E，beta細(xì)胞系，貼壁細(xì)胞。

      為了研究藻類(lèi)生產(chǎn)生物燃料的潛力，可以在不同的環(huán)境條件下監(jiān)測(cè)藻類(lèi)的代謝活性。藻類(lèi)在光照環(huán)境下，進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生氧氣；當(dāng)在黑暗的條件下，消耗更多的氧氣。細(xì)胞類(lèi)型：本地藻類(lèi)，懸浮細(xì)胞。

5. 個(gè)體化Yi療（細(xì)胞/組織/類(lèi)器官）

      為了在Zhi療前評(píng)估藥物的有效性，可以測(cè)試藥物對(duì)病人的細(xì)胞/組織/類(lèi)器官的代謝學(xué)影響。

6.食品藥品安全評(píng)估（細(xì)胞/組織/類(lèi)器官）

      為了研究食品、藥品及添加劑的作用，可以監(jiān)測(cè)細(xì)胞/組織/類(lèi)器官與添加劑之間的相互作用，以及食品、藥品及添加劑對(duì)細(xì)胞/組織/類(lèi)器官的毒理作用和生理學(xué)行為的學(xué)影響。

工作原理

      微生理測(cè)量法監(jiān)測(cè)活細(xì)胞、組織、類(lèi)器官的代謝活動(dòng)。除了監(jiān)測(cè)細(xì)胞呼吸和細(xì)胞外酸化，細(xì)胞粘附和形態(tài)參數(shù)同樣提供了很多關(guān)于生命活動(dòng)的有價(jià)值的信息。我們的生物芯片集成了微型傳感器來(lái)評(píng)估這些參數(shù)，確保了高靈敏度和穩(wěn)定性，并且該方法是無(wú)需標(biāo)記，并實(shí)時(shí)連續(xù)提供多個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)。使用DALiA客戶(hù)端3.1應(yīng)用程序，可以對(duì)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行編程并記錄數(shù)據(jù)。

      IMOLA-IVD技術(shù)可以分析由自動(dòng)化灌流系統(tǒng)之中的生物芯片所獲取的代謝數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)源于用新鮮的細(xì)胞培養(yǎng)基或培養(yǎng)基的成分。

細(xì)胞類(lèi)型:

      針對(duì)所有類(lèi)型的培養(yǎng)物提供不同的合適的配件；

         對(duì)于特殊實(shí)驗(yàn)還可以通過(guò)對(duì)生物芯片的涂層來(lái)優(yōu)化培養(yǎng)效果；

      懸浮細(xì)胞、貼壁細(xì)胞、球體、Transwell細(xì)胞培養(yǎng)小室；

         細(xì)胞、組織、類(lèi)器官；

發(fā)表的文獻(xiàn)：

FOURIER ANALYSIS IN MICROPHYSIOMETRY

28. January 2019/by webadmin

Wiest, J In Advances in Medicine and Biology 136, Nova Science Publisher, Inc., 2019, ISBN: 978-1-53613-722-3

FETAL BOVINE SERUM (FBS): PAST – PRESENT – FUTURE

20. January 2018/by webadmin

van der Valk, J., Bieback, K., Buta, C., Cochrane, B., Dirks, W., Fu, J., Hickman, J., Hohensee, C., Kolar, R., Liebsch (2018)

Proliferation characteristics of cells cultured under periodic versus static conditions.

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4. December 2018/by webadmin

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Skin-on-a-Chip: Transepithelial Electrical Resistance and Extracellular Acidification Measurements through an Automated Air-Liquid Interface.

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Alexander F.A., Eggert S., Wiest J. (2018)

Microphysiometry

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A novel lab-on-a-chip platform for spheroid metabolism monitoring.

17. October 2017/0 Comments/in Publications /by webadmin

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Biology-inspired microphysiological system approaches to solve the prediction dilemma of substance testing

31. May 2017/0 Comments/in Publications /by webadmin

2017 ALTEX award winner

(The members of the ALTEX Board, Editorial Board and Editorial Office elect the winner of the annual award out of all main articles published in the previous year)

Marx, U. et al.:, ALTEX, 2016, 33/3, 272-321 DOI: 10.14573/altex.1603161

Data processing in cellular microphysiometry

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Wiest, J. et al.: IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 2016, 63/11, 2368-2375, DOL 10.1109/TBME.20162533868

Cellular Assays with Multiparametric Bioelectronic Sensor Chips

30. November 2016/0 Comments/in Publications /by webadmin

Wiest, J. et al.: Chimia, 2005, 59/5, 243-246

Cellular signaling: aspects for tumor diagnosis and therapy

29. November 2016/0 Comments/in Publications /by webadmin

Wolf, B. et al.: Biomedizinische Technik, 2007, 52, 164-168, DOI 10.1515/BMT.2007.030

Intelligent Mobile Lab for Metabolics in Environmental Monitoring

29. November 2016/0 Comments/in Publications /by webadmin

Wiest, J. et al.: Analytical Letters, 2006, 39, 8, 1759-1771

Label-free monitoring of whole cell vitality

29. November 2016/0 Comments/in Publications /by webadmin

Weiss, D. et al.: 35th Annual International Conference of the IEEE EMBS, Osaka, Japan, 3 – 7 July, 2013, 1607-1610

Chemisch definiert – ein zellbasierter Zytotoxizit?tsassay ohne f?tales K?lberserum.

4. February 2015/0 Comments/in Publications /by webadmin

Wiest, J.: Biospektrum (2017) 23: 61. doi:10.1007/s12268-017-0768-6

Tests for cytotoxicity – respectively biocompatibility – are performed e.g. for biological evaluation of medical devices or during the development of microphysiometric systems. Here, often cell culture methods which involve the use of fetal bovine serum (FBS) are employed. However, using FBS raises scientific and ethical concerns. In the presented work a protocol for a chemically defined test for cytotoxicity is described.