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跨膜细胞电阻仪原理

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跨膜细胞电阻仪原理相关的资讯

  • 老品牌●新王者 | Nanoanalytics跨膜电阻检测仪家族再添一员
    德国Nanoanalytics是一家专业从事表面、界面和微观分析领域材料表征的公司,他们拥有自己的研发团队和实验室,研发的产品具稳定性和创新力,并且在生命科学的微观检测领域中也有着很多核心产品。其中,实时无标记检测细胞跨膜电阻仪(cellZscope)自发明以来,便广受细胞屏障(消化道、呼吸道、血脑屏障)、药物转运、纳米药物研发、中枢神经系统疾病,肿瘤等领域研究者的认可,并助力用户在期刊中发表多篇学术论文(PNAS、Cell Rep.等),点击文末链接即可获取学术论文清单。cellZscope E型号仪器做为Nanoanalytics家族的一员,具有全自动实时动态检测跨膜电阻的功能、 6通道实时无标记测量,可兼容不同大小的transwell培养皿等特点,一经推出,即获得国内外客户的一致好评。对于通量要求不高的用户,它无疑是佳利器。在即将到来的2020年,也是Nanoanalytics成立20周年之际,该公司又将重磅推出一款“产品”:cellZscope 3型号仪器,并计划于春季正式发布。cellZscope 3除了Nanoanalytics产品线具有的常规优势外,还具有:★ 超高速测量(24孔的时间分辨率小于30秒),★ 可将多四个细胞模块连接到一个控制器。★ 可完成平行测量96孔细胞样本。综合上述特点,新型号cellZscope 3型仪器,在屏障研究中,将大大提高研究样本的通量,尤其是在药物研发中,96孔通量可以进行一定程度的药物筛选,这也将进一步拓展cellZscope型号仪器的应用。 拓展应用:★ 细胞屏障(血脑屏障、鼻黏膜及消化道屏障等)的特性★ 紧密连接动力学★ 新型药物研发★ 药物或毒物对细胞屏障功能的影响★ 肿瘤侵袭转移★ 免疫细胞在中枢神经系统疾病中的作用论文清单1. NanoAnalyticCellZscope--发表文章列表:http://www.qd-china.com/productsColor.aspx?id=232&s=cellZscope
  • 经典库尔特原理及其发展——颗粒表征电阻法(下)
    前文回顾:发明人库尔特的传奇人生——颗粒表征电阻法(上)一、经典库尔特原理在经典电阻法测量中,壁上带有一个小孔的玻璃管被放置在含有低浓度颗粒的弱电解质悬浮液中,该小孔使得管内外的液体相通,并通过一个在孔内另一个在孔外的两个电极建立一个电场。通常是在一片红宝石圆片上打上直径精确控制的小孔,然后将此圆片通过粘结或烧结贴在小孔管壁上有孔的位置。由于悬浮液中的电解质,在两电极加了一定电压后(或通了一定电流后), 小孔内会有一定的电流流过(或两端有一定的电压),并在那小孔附近产生一个所谓的“感应区”。含颗粒的液体从小孔管外被真空或其他方法抽取而穿过小孔进入小孔管。当颗粒通过感应区时,颗粒的浸入体积取代了等同体积的电解液从而使感应区的电阻发生短暂的变化。这种电阻变化导致产生相应的电流脉冲或电压脉冲。图1 颗粒通过小孔时由于电阻变化而产生脉冲在测量血球细胞等生物颗粒时所用的电解质为生理盐水(0.9%氯化钠溶液),这也是人体内液体的渗透压浓度,红细胞可以在这个渗透压浓度中正常生存,浓度过低会发生红细胞的破裂,浓度过高会发生细胞的皱缩改变。在测量工业颗粒时,通常也用同样的电解质溶液,对粒度在小孔管测量下限附近的颗粒,用 4%的氯化钠溶液以增加测量灵敏度。当颗粒必须悬浮在有机溶剂内时,也可以加入适用于该有机溶液的电解质后,再用此有机 溶液内进行测量。通过测量电脉冲的数量及其振幅,可以获取有关颗粒数量和每个颗粒体积的信息。测量过程中检测到的脉冲数是测量到的颗粒数,脉冲的振幅与颗粒的体积成正比,从而可以获得颗粒粒度及其分布。由于每秒钟可测量多达 1 万个颗粒,整个测量通常在数分钟内可以完成。在使用已知粒度的标准物质进行校准后,颗粒体积测量的准确度通常在 1-2%以内。通过小孔的液体体积可以通过精确的计量装置来测量,这样就能从测量体积内的颗粒计数得到很准确的颗粒数量浓度。 为了能单独测量每个颗粒,悬浮液浓度必须能保证当含颗粒液体通过小孔时,颗粒是一个一个通过小孔,否则就会将两个颗粒计为一个,体积测量也会发生错误。由于浓度太高出现的重合效应会带来两种后果:1)两个颗粒被计为一个大颗粒;2)两个本来处于单个颗粒探测阈值之下而测不到的颗粒被计为一个大颗粒。颗粒通过小孔时可有不同的途径,可以径直地通过小孔,但也可能通过非轴向的途径通过。非轴向通过时不但速度会较慢,所受的电流密度也较大,结果会产生表观较大体积的后果,也有可能将一个颗粒计成两个[1]。现代商业仪器通过脉冲图形分析可以矫正由于非轴向流动对颗粒粒度测量或计数的影响。图2 颗粒的轴向流动与非轴向流动以及产生的脉冲经典库尔特原理的粒度测量下限由区分通过小孔的颗粒产生的信号与各种背景噪声的能力所决定。测量上限由在样品烧杯中均匀悬浮颗粒的能力决定。每个小孔可用于测量直径等于 2%至 80%小孔直径范围内的颗粒,即 40:1 的动态范围。实用中的小孔直径通常为 15 µm 至 2000 µm,所测颗粒粒度的范围为 0.3 µm 至 1600 µm。如果要测量的样品粒度分布范围比任何单个小孔所能测量的范围更宽,则可以使用两个或两个以上不同小孔直径的小孔管,将样品根据小孔的直径用湿法筛分或其他分离方法分级,以免大颗粒堵住小孔,然后将用不同小孔管分别测试得到的分布重叠起来,以提供完整的颗粒分布。譬如一个粒径分布为从 0.6 µm 至 240 µm 的样品,便可以用 30 µm、140 µm、400 µm 三根小孔管来进行测量。 库尔特原理的优点在于颗粒的体积与计数是每个颗粒单独测量的,所以有极高的分辨率,可以测量极稀或极少个数颗粒的样品。由于体积是直接测量而不是如激光衍射等技术的结果是通过某个模型计算出来的,所以不受模型与实际颗粒差别的影响,结果一般也不会因颗粒形状而产生偏差。该方法的最大局限是只能测量能悬浮在水相或非水相电解质溶液中的颗粒。使用当代微电子技术,测量中的每个脉冲过程都可以打上时间标记后详细记录下来用于回放或进行详细的脉冲图形分析。如果在测量过程中,颗粒有变化(如凝聚或溶解过程,细胞的生长或死亡过程等),则可以根据不同时间的脉冲对颗粒粒度进行动态跟踪。 对于球状或长短比很接近的非球状颗粒,脉冲类似于正弦波,波峰的两侧是对称的。对很长的棒状颗粒,如果是径直地通过小孔,则有可能当大部分进入感应区后,此颗粒还有部分在感应区外,这样产生的脉冲就是平台型的,从平台的宽度可以估计出棒的长度。对所有颗粒的脉冲图形进行分析,可以分辨出样品中的不同形状的颗粒。 大部分生物与工业颗粒是非导电与非多孔性的。对于含贯通孔或盲孔的颗粒,由于孔隙中填满了电解质溶液,在颗粒通过小孔时,这些体积并没有被非导电的颗粒物质所替代而对电脉冲有所贡献,所以电感应区法测量这些颗粒时,所测到的是颗粒的固体体积,其等效球直径将小于颗粒的包络等效球直径。对于孔隙率极高的如海绵状颗粒,测出的等效球直径可以比如用激光粒度仪测出的包络等效球小好几倍。 只要所加电场的电压不是太高,通常为 10 V 至 15 V,导电颗粒譬如金属颗粒也可以用电阻法进行测量,还可以添加 0.5%的溴棕三甲铵溶液阻止表面层的形成。当在一定电流获得结果后,可以使用一半的电流和两倍的增益重复进行分析,应该得到同样的结果。否则应使用更小的电流重复该过程,直到进一步降低电流时结果不变。 在各种制造过程中,例如在制造和使用化学机械抛光浆料、食品乳液、药品、油漆和印刷碳粉时,往往在产品的大量小颗粒中混有少量的聚合物或杂质大颗粒,这些大颗粒会严重影响产品质量,需要进行对其进行粒度与数量的表征。使用库尔特原理时,如果选择检测阈值远超过小颗粒粒度的小孔管(小孔直径比小颗粒大 50 倍以上),则可以含大量小颗粒的悬浮液作为基础液体,选择适当的仪器设置与直径在大颗粒平均直径的 1.2 倍至 50 倍左右的小孔,来检测那些平均直径比小颗粒至少大 5 倍的大颗粒 [2]。 二、库尔特原理的新发展 可调电阻脉冲感应法可调电阻脉冲感应法(TRPS)是在 21 世纪初发明的,用库尔特原理测量纳米颗粒的粒度与计数。在这一方法中,一个封闭的容器中间有一片弹性热塑性聚氨酯膜,膜上面有个小孔,小孔的大小(从 300 nm 至 15 m)可根据撑着膜的装置的拉伸而变来达到测量不同粒度的样品。与经典的电阻法仪器一样,在小孔两边各有一个电极,测量由于颗粒通过小孔而产生的电流(电压) 变化。它的主要应用是测量生物纳米颗粒如病毒,这类仪器不用真空抽取液体,而是用压力将携带颗粒的液体压过小孔。压力与电压都可调节以适用于不同的样 品。由于弹性膜的特性,此小孔很难做到均匀的圆形,大小也很难控制,每次测得的在一定压力、一定小孔直径下电脉冲高度与粒度的关系,需要通过测量标准颗粒来进行标定而确定。图3 可调电阻脉冲感应法示意图当小孔上有足够的压力差时,对流是主要的液体传输机制。 由于流体流速与施加的压力下降成正比,颗粒浓度可以从脉冲频率与施加压力之间线性关系的斜率求出。但是需要用已知浓度的标准颗粒在不同压力下进行标定以得到比例系数[3]。 这个技术在给定小孔直径的检测范围下限为能导致相对电流变化 0.05%的颗粒直径。检测范围的上限为小孔孔径的一半,这样能保持较低程度的小孔阻塞。典型的圆锥形小孔的动态范围 为 5:1 至 15:1,可测量的粒径范围通常从 40 nm 至 10 µm。 此技术也可在测量颗粒度的同时测量颗粒的 zeta 电位,但是测量的准确度与精确度都还有待提高,如何排除布朗运动对电泳迁移率测量的影响也是一个难题[4]。微型化的库尔特计数仪随着库尔特原理在生物领域与纳米材料领域不断扩展的应用,出现了好几类小型化(手提式)、微型化的库尔特计数仪。这些装置主要用于生物颗粒的检测与计数,粒度不是这些应用主要关心的参数,小孔的直径都在数百微米以内。与上述使用宏观压力的方法不同的是很多这些设计使用的是微流控技术,整个装置的核心部分就是一个微芯片,携带颗粒的液体在微通道中流动,小孔是微通道中的关卡。除了需要考虑液体微流对测量带来的影响,以及可以小至 10 nm 的微纳米级电极的生产及埋入,其余的测量原理和计算与经典的库尔特计数器并无两致。这些微芯片可以使用平版印刷、玻璃蚀刻、 防蚀层清除、面板覆盖等步骤用玻璃片制作[5], 也可以使用三维打印的方式制作[6]。一些这类微流控电阻法装置已商业化。图4 微流计数仪示意图利用库尔特原理高精度快速的进行 DNA 测序近年来库尔特原理还被用于进行高精度、快速、检测误差极小的 DNA 或肽链测序。这个技术利用不同类型的纳米孔,如石墨烯形成的纳米孔或生物蛋白质分子的纳米孔,例如耻垢分枝杆菌孔蛋白 A(MspA)。当线性化的 DNA-肽复合物缓慢通过纳米孔时,由于不同碱基对所加电场中电流电压的响应不同,通过精确地测量电流的变化就可对肽链测序。由于此过程不影响肽链的完整性,如果将实验设计成由于电极极性的变化而肽链可以来 回反复地通过同一小孔,就可以反复地读取肽链中的碱基,在单氨基酸变异鉴定中的检测误差率可小于 10-6[7,8]。图5 纳米孔 DNA 测序库尔特原理的标准化 早在 2000 年,国际标准化组织就已成文了电感应区法测量颗粒分布的国际标准(ISO 13319),并得到了广泛引用。在 2007 年与 2021 年国际标准化组织又前后两次对此标准进行了修订。中国国家标委会也在 2013 年对此标准进行了采标,成为中国国家标准(GB/T 29025-2012)。参考文献【1】Berge, L.I., Jossang, T., Feder, J., Off-axis Response for Particles Passing through Long Apertures in Coulter-type Counters, Meas Sci Technol, 1990, 1(6), 471-474. 【2】Xu, R., Yang, Y., Method of Characterizing Particles, US Patent 8,395,398, 2013. 【3】Pei, Y., Vogel, R., Minelli, C., Tunable Resistive Pulse Sensing (TRPS), In Characterization of Nanoparticles, Measurement Processes for Nanoparticles, Eds. Hodoroaba, V., Unger, W.E.S., Shard, A.G., Elsevier, Amsterdam, 2020, Chpt.3.1.4, pp117-136.【4】Blundell, E.L.C.J, Vogel, R., Platt, M., Particle-by-Particle Charge Analysis of DNA-Modified Nanoparticles Using Tunable Resistive Pulse Sensing, Langmuir, 2016, 32(4), 1082–1090. 【5】Zhang, W., Hu, Y., Choi, G., Liang, S., Liu, M., Guan, W., Microfluidic Multiple Cross-Correlated Coulter Counter for Improved Particle Size Analysis, Sensor Actuat B: Chem, 2019, 296, 126615. 【6】Pollard, M., Hunsicker, E., Platt, M., A Tunable Three-Dimensional Printed Microfluidic Resistive Pulse Sensor for the Characterization of Algae and Microplastics, ACS Sens, 2020, 5(8), 2578–2586. 【7】Derrington, I.M., Butler, T.Z., Collins, M.D., Manrao, E., Pavlenok, M., Niederweis, M., Gundlach, J.H., Nanopore DNA sequencing with MspA, P Natl Acad Sci, 107(37), 16060-16065, 2010. 【8】Brinkerhoff, H., Kang, A.S.W., Liu, J., Aksimentiev, A., Dekker, C., Multiple Rereads of Single Proteins at Single– Amino Acid Resolution Using Nanopores, Science, 374(6574), 1509-1513, 2021. 作者简介许人良,国际标委会颗粒表征专家。1980年代前往美国就学,受教于20世纪物理化学大师彼得德拜的关门弟子、光散射巨擘朱鹏年和国际荧光物理化学权威魏尼克的门下,获博士及MBA学位。曾在多家跨国企业内任研发与管理等职位,包括美国贝克曼库尔特仪器公司颗粒部全球技术总监,英国马尔文仪器公司亚太区技术总监,美国麦克仪器公司中国区总经理,资深首席科学家。也曾任中国数所大学的兼职教授。 国际标准化组织资深专家与召集人,执笔与主持过多个颗粒表征国际标准 美国标准测试材料学会与化学学会的获奖者 中国颗粒学会高级理事,颗粒测试专业委员会常务理事 中国3个全国专业标准化技术委员会的委员 与中国颗粒学会共同主持设立了《麦克仪器-中国颗粒学报最佳论文奖》浸淫颗粒表征近半个世纪,除去70多篇专业学术论文、SCI援引近5000、数个美国专利之外,著有400页业内经典英文专著《Particle Characterization: Light Scattering Methods》,以及即将由化学工业出版社出版的《颗粒表征的光学技术及其应用》。点击图片查看更多表征技术
  • 发明人库尔特的传奇人生——颗粒表征电阻法(上)
    史上曾经有 400 多种颗粒表征技术,其中有一种以发明者命名的颗粒计数与粒度测试技术至今尚在广泛使用,并且是全球血细胞计数的标准技术,那就是被冠以科学名称电阻法(或电感应区法)的库尔特原理。此项技术自20 世纪 50 年代初发明以来[i],被广泛应用于医学以及各个工业领域,包括超过 98%的自动细胞计数器[ii,iii]。除了测量各类血细胞外,此原理还可用于表征(计数和粒度测量)合适粒度范围内的任何可悬浮在电解质溶液中的颗粒材料[iv]。在过去 70 多年中,该方法已被用来表征数千种不同的医学与工业颗粒材料,2022 年的谷歌学者搜索发现有近 16 万篇有关库尔特计数器的各类文献。 在电阻法测量中,壁上带有一个小孔的玻璃管被放置在含有低浓度颗粒的弱电解质悬浮液中,该小孔使得管内外的液体相通,并通过一个在孔内另一个在孔外的两个电极建立一个电场。 由于悬浮液中的电解质,在两电极加了一定电压后(或通了一定电流后),小孔内会有一定的电流流过(或两端有一定的电压),并在那小孔附近产生一个所谓的“感应区”。含颗粒的液体从小孔管外被真空或其他方法抽取而穿过小孔进入小孔管。当颗粒通过感应区时,颗粒的浸入体积取代了等同体积的电解液从而使感应区的电阻发生短暂的变化。这种电阻变化导致产生相应的电流脉冲或电压脉冲。通过测量电脉冲的数量及其振幅,可以获取有关颗粒数量和每个颗粒体积的信息。 1 库尔特原理示意图 本文将分为两篇。第一篇介绍库尔特先生,第二篇介绍经典库尔特原理及其最新发展。库尔特先生&库尔特原理库尔特先生是与中美两国有密切关系的一位传奇性人物。2 华莱士• 库尔特(Wallace H. Coulter,1913-1998)他出生于阿肯色州,在乔治亚理工学院学习电子工程。1930 年代,他是美国通用电气公司在中国的销售代理,住在上海和平饭店。 正当他处于热恋之中,与一位白俄罗斯美女在和平饭店品着美酒咖啡,欣赏爵士音乐,漫步月光下的外滩时,太平洋战争爆发,日军侵入了上海的公共租界。他不得不离开恋人,随着日军的不断南侵,从华南经东南亚回到美国。中美 1979 年建交后,他成为最初一批前往中国访问的美商。他与随行人员回到和平饭店那间包房,抚摸着外滩的岸墙,勾起了深深的回忆。他期望在中国政府的帮助下,寻找那在战乱中失联的情人。30多年的动荡岁月,又是一位外籍女子,那是一个达不成的愿望。他钟情一生,终身未婚,也无子女,可是中国情结却挥之不去。 3 库尔特在 1990 年代与中国代表团,右一为作者。早在 1970 年代,库尔特公司就由其英国分公司在华销售血细胞计数仪。中美建交之后的 1980 年代,库尔特公司在蔡光天开办的改革开放早期最大的英语培训学校——上海前进业余进修学校的帮助下,成为最早一批在中国开展业务的美国企业。他办公室内,桌上地下放满了与中国有关的书籍物品,每次有来自中国的访客或员工,他都会亲切地与他们会面,亲自解释库尔特原理。1940 年代,美国在日本投了原子弹后,受辐射区人们需要进行大量的血液检验,但当时的医学界缺乏快速准确的血细胞检验方法。库尔特在自家车库内埋头研究了数年。最初的设计是在一张纸上打一个粗糙的洞,然后将纸浸在液体中。经过无数次的试验与设计改动,并据说他曾经割破自己的手指滴血,来验证他的发明。库尔特最终在 1953 年发明了被世人普遍认可的库尔特原理,并为之成立了库尔特电子公司(Coulter Electronics),量产血液计数仪,给全球血液检验带来了革命性的飞跃。库尔特公司在佛罗里达州全盛时有四五千员工。 库尔特并直接促成了颗粒表征业内另外两家公司的成立与发展。他的一个员工伯格 (Rebert H. Berg, 1921-1999)考虑到工业界颗粒大小的分布一般较宽,线性电子线路无法满足, 发明了对数安排的电子线路,可以测量粒径跨越几个数量级的样品。伯格后来在 1958 年成立了规模较小的颗粒数据实验室(Particle Data Laboratories),在工业界推广库尔特计数仪。而当库尔特母校乔治亚理工学院的奥尔教授(Clyde Orr,1921-2010)与他的博士生亨德里克斯(Warren P. Hendrix,1932-2005)在 1962 年下海生产全球首款商用表面吸附仪时,已在商业上小有成就的库尔特出资促成了麦克仪器公司(Micromeritics Instrument Company)的成立。而麦克仪器公司又在 1997 年收购了由于伯格陷入尼日利亚骗局而濒临破产的公司的库尔特计数仪产品。 4 收藏在美国历史国家博物馆中最早的库尔特计数仪:型号 A当库尔特自知来日不多时, 他想起了老朋友贝克曼(Arnold O. Beckman,1900-2004)。尽管贝克曼早已退休,可是贝克曼仪器公司的文化传承很使库尔特满意,他拒绝了数家更大公司的高价,在贝克曼仪器公司保证保留他姓的条件下,在 1997 年促成了贝克曼库尔特公司的诞生。 他将出售公司获得的款项,建立了有近 5 亿美金的华莱士·H·库尔特基金,专用于通过医学与工程研究而发展医疗保健。库尔特并被美国科学历史研究所列入了名人堂。参考文献【i】 Coulter, W.H., Means for Counting Particles Suspended in a Fluid, US Patent 2,656,508, 1953. 【ii】Graham, M.D., The Coulter Principle: Foundation of an Industry, J Assoc Lab Auto, 2003, 8(6), 72-81. 【iii】 Graham M.D., The Coulter Principle: Imaginary Origins, Cytometry A, 2013, 83(12), 1057-61. 【iv】 Lines, R.W., The Electrical Sensing Zone Method, in Liquid and Surface-Borne Particle Measurement Handbook, Eds. Knapp, J.Z., Barber, T.A., Lieberman, A., Marcel Dekker, New York, 1996, Chpt.4, pp113-154. 作者简介许人良,国际标委会颗粒表征专家。1980年代前往美国就学,受教于20世纪物理化学大师彼得德拜的关门弟子、光散射巨擘朱鹏年和国际荧光物理化学权威魏尼克的门下,获博士及MBA学位。曾在多家跨国企业内任研发与管理等职位,包括美国贝克曼库尔特仪器公司颗粒部全球技术总监,英国马尔文仪器公司亚太区技术总监,美国麦克仪器公司中国区总经理,资深首席科学家。也曾任中国数所大学的兼职教授。 国际标准化组织资深专家与召集人,执笔与主持过多个颗粒表征国际标准 美国标准测试材料学会与化学学会的获奖者 中国颗粒学会高级理事,颗粒测试专业委员会常务理事 中国3个全国专业标准化技术委员会的委员 与中国颗粒学会共同主持设立了《麦克仪器-中国颗粒学报最佳论文奖》浸淫颗粒表征近半个世纪,除去70多篇专业学术论文、SCI援引近5000、数个美国专利之外,著有400页业内经典英文专著《Particle Characterization: Light Scattering Methods》,以及即将由化学工业出版社出版的《颗粒表征的光学技术及其应用》。点击图片查看更多表征技术
  • 3i流式KOL|清华大学王文会教授团队在阻抗流式细胞术上取得系列进展
    本文作者:王文会 清华大学精仪系 长聘副教授王文会,清华大学精仪系长聘副教授,博士生导师,入选国家海外高层次人才引进计划青年项目。主要从事微操作器件和系统、机器人自动化技术、及其在生命科学仪器领域的应用研究工作。项目来源包括国家重点专项、科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金仪器项目、面上项目等;在Small,Lab Chip,Small Methods,Biosensors and Bioelectronics,Analytical Chemistry,IEEE Trans等期刊上发表50多篇SCI论文,获得授权发明专利12项(包括2项美国专利)。近年的研究兴趣在于单细胞操控和理化特性表征技术、系统及应用。清华大学王文会教授团队在阻抗流式细胞术上取得系列进展对单细胞生物特性的表征有助于揭示细胞的基本结构、功能信息及其病理状态,基于单细胞的研究可以更深层次揭示生命的本质和规律,对生命科学研究、疾病诊断和个性化医学意义重大。细胞内的生理变化常伴随着化学和物理修饰重组,可以通过生物化学和生物物理的方法对单细胞进行表征。生物化学方法通常利用生化标记识别细胞及其状态,特异性高,但是需要先验知识且检测成本高。而生物物理方法利用细胞的机械、电学等固有表型特征,能够实现对单细胞的快速无创无标记表征,方便对细胞进行后续操作如分选、培养和组学分析等。目前,单细胞生物物理特性表征已有不少经典方法,如原子力显微镜、光镊和膜片钳等,提供了有效的手段,但是这些技术检测流程繁琐、系统复杂且通量低。而作为一种能够精确操控微尺度流体的新兴手段,微流控技术所需样本体积小、生物相容性高且响应速度快,使得其成为当前单细胞研究中不可或缺的工具。微流控技术不断地应用于单细胞生物物理表征。在电学特性方面,研究者已成功利用电旋转、电阻抗谱和阻抗流式技术测量细胞膜电容等电学参数;在机械特性方面,研究者基于诱导变形原理,成功利用光、机、电、声等物理场实现对细胞杨氏模量等机械参数的测量。从Coulter计数器发展而来的阻抗流式细胞术IFC具有通量大的优势,在技术和应用上取得了很大的进展,但在提取单细胞的本征参数方面还存在低效、解算慢、模态单一、准确性未知、易堵塞等问题。基于常用的电阻抗流式器件结构和测量架构(图1),清华大学王文会教授团队近年在解决以上这几个问题方面取得了一系列进展。图1. 阻抗流式细胞术基本架构针对单细胞本征特性是否可用阻抗流式表征的问题,利用最小流阻流体捕获原理(Lab on a Chip, Outside Front Cover, 2021, 2486-2494 Lab on a Chip, Outside Back Cover, 2016, 4507-4511),设计U型微流道结构(图2),可以使同一个细胞以流式流经一组IFC电极后,到达设有另一组EIS电极的捕获点位。在两组电极处分别进行阻抗流式测量和阻抗谱测量,结果发现离散的阻抗流式数据点与阻抗谱数据吻合度极高,在三个量级的流速(10-1000 nL/min)下,其相对偏差5%,证明了阻抗流式术可以替代阻抗谱实现对单细胞阻抗本征参数的提取,同时该结构也允许流式和阻抗谱测量同时进行,实现在通量和准确性上的相互补充(Analytical Chemistry, 2019, 91(23): 15204)。图2. 阻抗流式细胞术与阻抗谱互补针对电学本征参数的计算往往通过复杂的生物物理模型离线拟合,耗时较长,难以满足下游操控分析环节的实时在线需求的问题,提出了神经网络赋能的实时在线电学本征参数提取技术,基于神经网络实现对单细胞电学本征参数的加速求解(图3)。相比传统的梯度拟合计算方法,单细胞事件的推理时间约为0.3 ms,速度提升了10000倍,在实验部署中,电学本征参数测量通量接近100/秒。获得的本征参数用于细胞分类,可将准确率从不到80%提升到93%。通过让同一批细胞来回往复测量区进行十次电学测量,本征参数的变化4%;对细胞的染色与培养表明,细胞仍保持活性且增殖率和控制组的细胞没有特别明显的差别,证明电学表征不会显著影响细胞活力(Lab on a Chip, Outside Back Cover & 2021 Hot Articles, 2022, 240-249)。图3. 神经网络加速求解细胞电学本征参数针对阻抗流式通常只求解电学特性参数的局限,提出基于阻抗数据的电学-机械双模态本征参数提取技术(图4)。利用流道结构和电极的空间耦合以及阻抗测量的高时空分辨率特性,使阻抗信号同时包含细胞电学特性及通过收缩通道过程中挤压的动态形变信息。通过构建电阻抗-细胞形变映射模型,发现测量电阻与细胞伸长量成正比,从而能够将测得的阻抗信号定量映射到细胞机械形变。同时采用分时复用传感策略,利用差分传感信号将电脉冲和幂律时变阻抗信号以分时复用的方式集成,从而实现单细胞电学-机械双模态本征特性表征。在不需要使用相机的情况下,仅使用阻抗数据后,测量的通量大幅提高。通过获得的数据,首次发现1 μM级浓度的细胞松弛素可能是诱导处理细胞骨架发生显著变化的阈值。针对常用的细胞分类任务,基于神经网络利用电学-机械双模态本征参数实现了明显高于基于单一电学特性和机械特性的93.4%高分类准确率,相比电学和机械特性分类准确率的绝对值分别提高了12.3%和5.1%,说明单细胞生物物理特性的多模态测量能够更特异地对细胞进行表型分析(Small Methods, Back Cover, 2022, 6(7), 2200325 Small, Frontispiece, 2023, DOI: 10.1002/smll.202303416)。图4. 使用电阻抗同时求解电学-机械学本征特性参数针对单细胞电学表征准确性未知的不足,利用辛醇辅助脂质体组装方法合成了类细胞大小的脂质体,以脂质体作为单壳模型粒子,结合阻抗测量芯片与测量系统构建了测量平台,提出了单细胞电学模型测量准确性评估和相应的补偿技术(图5)。研究发现,当传感区尺寸接近被测粒子时,通过模型拟合得到的电学本征参数与真值的相对误差小于10%,此时电极间距与流道宽度主要通过影响测量体积分数而对测量准确性产生影响,从而基本验证了单细胞电学测量模型的准确性。但是由于电学测量模型通过对流道中间高度电场强度进行建模计算,共面电极产生的电场在流道高度方向的不均匀衰减将导致流道高度对电学模型测量准确性的影响最大,测量相对误差高达30%(ACS Sensors, 2023, 8(7), 2681–2690)。而这种误差,可以通过在流道中设计合适的电极,将粒子的空间位置与电极上的响应信号对应起来(Analytical Chemistry, Supplementary Cover, 2023, 95(15), 6374-6382)。这样,通过响应信号,推导出粒子的瞬间空间位置,代入对应的电学模型中,即可实现更为准确的单细胞电学特性测量。图5. 合成类细胞脂质体评估电阻抗测量的准确性及位置误差估计针对窄流道电阻抗易堵塞的问题,提出了在阻抗流式术中使用非导电粘性鞘液的方法(图6)。此前的研究还没有搞清使用流道和鞘液在阻抗测量方面的准确性是否有变化,以及使用什么样的鞘液性能更好。因此,首先在流道MC和鞘液SC上下游两处布置了电极测量阻抗,发现文献中报道过的辛醇和去离子水表现不一样,其中去离子水作鞘液时,阻抗准确性降低显著,而辛醇则变化不大。由此推断鞘液-主流道溶液界面的稳定性至关重要。通过使用具有不同粘性的PEG溶液作为鞘液,实验证明粘性越高,鞘液-主流道溶液界面的稳定性越高,准确性越高。此外,PEG溶液还能让阻抗测量的信噪比(1.42x)、灵敏度(7.92x)都有所提升,在半小时的实验中没有观察到堵塞或堵塞的迹象。从获得的电阻抗信号中解算出细胞电学参数,并用于典型的细胞分类应用,其准确度可达93%,与不使用鞘液的阻抗流式取得的最好表现相当(Lab on a Chip, Inside Back Cover, 2023, 23, 2531-2539)。图6. 使用非导电粘附鞘液提升电阻抗测量性能以上这些进展,丰富了阻抗流式细胞术的技术体系,提出的技术和方法对平台的架构关系并不是紧密耦合,其适用性较为宽广,可在阻抗流式细胞术的不同平台实现中灵活选用。致谢:感谢国家自然科学基金的资助,NSFC (no. 62174096, 52105572)。
  • 青岛能源所等发明基于拉曼组原理的益生菌单细胞质检技术
    目前市场上有大量的益生菌品牌和产品,但质量参差不齐,给消费者带来极大困扰,也阻碍了产业的健康发展。此问题的根源在于目前业界缺乏快速、准确、全面、低成本的益生菌产品质检手段。青岛能源所单细胞中心联合中国食品发酵工业研究院、青岛东海药业和青岛星赛生物科技有限公司等,开发了基于拉曼组原理的益生菌单细胞质检技术SCIVVS,为突破这一紧迫的技术瓶颈提供了全新的解决方案。该工作近日发表于iMeta杂志。 基于拉曼组原理发明益生菌单细胞质检技术SCIVVS   益生菌产品的市场规模已近千亿,但是存在大量的“鱼目混珠”现象。其重要原因是益生菌质检的方法学局限性。由于这些方法大多依赖于分离培养或元基因组测序,因此存在耗时长、成本高、难以快速测定细胞活性和代谢活力及其细胞间异质性、复合益生菌产品深度质检困难、流程繁琐、难以自动化等瓶颈性问题。这些局限性导致益生菌产品难以快速、低成本、全面、深度地进行质检,很大程度上阻碍了益生菌产业的健康发展。   针对这一产业瓶颈,青岛能源所单细胞中心张佳副研究员、任立辉高级工程师、张磊博士、公衍海助理研究员等带领的研究小组,联合中国食品发酵工业研究院、青岛东海药业和青岛星赛生物等团队,基于拉曼组原理,开发了一种名为SCIVVS(Single-Cell Identification, Viability and Vitality tests and Source-tracking)的单细胞精度益生菌质检技术体系。针对益生菌产品,SCIVVS首先不是提取总核酸或者进行平板培养,而是提取所有的细胞进行重水饲喂和单细胞拉曼光谱的高通量采集。在每一张拉曼光谱上,利用其指纹区,基于与益生菌单细胞拉曼光谱参照数据库的比对,快速完成每个细胞的种类鉴定环节。通过构建21种法定可食用益生菌的标准菌株拉曼光谱数据库,SCIVVS可实现平均高达93%的分辨准确度。同时,利用其重水利用峰(C-D峰),则可针对每个物种,量化每个细胞的活性、代谢活力等。进而可通过拉曼激活单细胞分选技术,快速获得目标种类或目标代谢活力的单细胞,从而对接下游单细胞全基因组测序或培养。   为了支撑SCIVVS,在国家重大科学仪器研制、国家重点研发计划等项目的支持下,青岛能源所和青岛星赛生物合作研制成功了单细胞拉曼光镊分选仪(RACS-Seq)、高通量流式拉曼分选仪(FlowRACS)等原创仪器产品。运用RACS-Seq,研究人员直接从纯种或复合益生菌产品出发,在5个小时之内,完成了精确到每个物种的活细胞计数、活力定量和活力异质性测量。同时,针对乳酸杆菌、双歧杆菌或链球菌等各种益生菌,均能产出高质量的单细胞基因组(覆盖度可高达99.4%),从而完成精准溯源。   对比目前的益生菌产品质检方法,SCIVVS具有快速、准确、全面、低成本、易于自动化等优势,较传统方法快20倍以上,而成本仅为传统方法的1/10,且能免培养、高精度、自动化、一站式地完成产品中每个物种的活细胞计数、活力定量、活力异质性测量和溯源,有望形成新的技术标准。在此基础上,该合作团队将基于“益生菌单细胞技术联盟(A-STEP)”,联合益生菌产业领军企业,建立一个“标准化”、“一站式”、“公益性”的技术服务体系,为实现从生产端到消费端的益生菌产品质量规范化,提供一个原创的、切实可行的解决方案。   该工作由单细胞中心徐健、中国食品发酵工业研究院姚粟、青岛东海药业崔云龙等主持完成,得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金和国家重点研发计划青年科学家项目等项目的支持。
  • 材料变温电阻特性测试仪
    成果名称材料变温电阻特性测试仪(EL RT-800)单位名称北京科大分析检验中心有限公司联系人王立锦联系邮箱13260325821@163.com成果成熟度□研发阶段 □原理样机 □通过小试 &radic 通过中试 &radic 可以量产合作方式□技术转让 &radic 技术入股 &radic 合作开发 □其他成果简介:本仪器专门为材料电阻特性变温测试而设计,采用专用高精度电阻和温度测量仪以及四端测量法减小接触电阻对测量的影响从而提高测量精度,样品采用氮气保护可连续测量-100℃~500 ℃条件下样品电阻随温度的变化。采用流行的USB接口将高精度的数据采集器与计算机相连,数据采集迅速准确;用户界面直观友好,能极大方便用户的使用。主要技术参数:一、信号源模式:大电流模式;小电流模式;脉冲电流模式。二、电阻测量范围: 1&mu &Omega ~3M&Omega 。三、电阻测量精度: ± 0.1%FS。四、变温范围:液氮温度~900 ℃。五、温度测量精度:热电阻0.1%± 0.1℃;热电偶0.5%± 0.5℃。 六、供电电源:220 VAC。七、额定功率:500W。八、数据采集软件在Windows XP、Windows 7操作系统均兼容。应用前景:本仪器可用于金属、合金及半导体材料的电阻变温测量。适合于高校科研院所科研测试及开设专业实验。知识产权及项目获奖情况:本仪器拥有完全自主知识产权和核心技术,曾在全国高校自制实验仪器设备评选活动中获得优秀奖。
  • 磁电阻特性测试仪
    成果名称磁电阻特性测试仪(EL MR系列)单位名称北京科大分析检验中心有限公司联系人王立锦联系邮箱13260325821@163.com成果成熟度□研发阶段 □原理样机 □通过小试 &radic 通过中试 &radic 可以量产合作方式□技术转让 &radic 技术入股 &radic 合作开发 □其他成果简介:本仪器专门为材料磁电阻特性测试而设计的,采用流行的USB接口将高精度的数据采集器与计算机相连,数据采集迅速准确;用户界面直观友好,极大地方便了用户的使用。MR-150型采用电磁铁产生强磁场,高精度名牌仪表采集数据,精度高稳定性好适合科研中各类样品的磁电阻特性测试。MR-4型采用亥姆霍兹线圈产生磁场,无剩磁。采用高精度名牌仪表采集数据,精度高稳定性好适合科研中AMR、GMR、TMR各类样品的磁电阻特性测试。MR-2型采用集成化主机和多通道USB接口数据采集卡采集数据,稳定性好适合科研教学中性能较好的磁电阻样品测试。MR-1型采用手动调节磁场和人工读数,适合与大中专院校本科生研究生的专业实验中使用。主要技术参数:一、系统控制主机:内含可1路可调恒流源(0.3mA~50mA)、2路4 1/2数字电压表和1块USB接口24bit数据采集卡;功耗50W。二、自动扫描电源:0~± 5A,扫描周期8~80s。三、亥姆霍兹线圈:0~± 160Gs。四、测量专用检波与放大电路技术参数:输入信号动态范围为± 30 dB;输出电平灵敏度为30mV / dB;,输出电流为8mA;转换速率为25 V /&mu s;相位测量范围为0~180° ;相位输出时转换速率为30MHz;响应时间为40 ns~500 ns;测量夹头间隔10mm。五、计算机为PC兼容机,Windows XP或Windows 7操作系统。 六、数据采集软件在Windows XP和Windows 7操作系统均兼容。应用前景:本仪器可用于金属、合金及半导体材料的电阻变温测量。适合于高校科研院所科研测试及开设专业实验。目前该仪器已经应用在北京科技大学材料学院及哈尔滨工业大学深圳研究生院的研究生实验教学及课题组科研测量中,取得良好的成效。知识产权及项目获奖情况:本仪器拥有完全自主知识产权和核心技术,曾在全国高校自制实验仪器设备评选活动中获得优秀奖。
  • 技术更新|介损及体积电阻率测定仪可测介质损耗因数
    如今市场需求总体继续扩大,但增速下降。一方面,随着城镇化和基础设施建设的不断深入,基本原材料的需求还将保持一定增速,但增速会有所降低,人们日常生活用品也不会有太大的提高;另一方面,人们的消费升级以及生活方式和消费模式的改变,将提高或改变市场需求,促进与经济发展相配套的石化化工产品升级换代。因此,预计“十四五”期间,传统石化化工产品,如成品油、大宗化工产品等,在很长的一段时间内消费保持低速增长态势,甚至有些个别产品还会有略微下降;而在与智能制造、电子通信、中高生活消费品和医药保健等有关的化工产品,主要是电子化学品、纺织化学品、化妆品原材料、快餐用品、快递服务用品、个人防护和具备特殊功能的化工新材料等,都将会有很大增幅。同时安全生产、绿色发展的要求日益提高。石化化工生产“易燃、易爆、有毒、有害”特点突出,尤其是近几年,化工行业事故频发,特大恶性事故连续不断,给人们生命财产造成重大损失,在社会各界造成极其恶劣的影响。随着我国城镇化的快速推进,原来远离城市的石化化工企业已逐渐被新崛起的城镇包围,带来了许多隐患。“十四五”期间,社会各界将更加紧盯各地石化化工企业,石化化工企业进入化工园区,远离城镇布局将成为必然要求,安全生产也将是企业必须加强的一门必修课。绿色发展已经在社会上形成共识,坚持绿色发展是行业必须要强化的理念,一方面要补足以往的环保欠账;另一方面还要针对不断提高环保标准买单,这对行业来说,是一个巨大的挑战。A1170自动油介损及体积电阻率测定仪符合GB/T5654标准,用于测定在试验温度下呈液态的绝缘材料的介质损耗因数及体积电阻率,包括诸如变压器、电缆及其它电气设备内的绝缘液体。可广泛应用于电力、石油、化工、商检及科研等部门。仪器特点1、采用中频感应加热,室温加热至控温(90℃)并恒温自动测量仅需 15分钟。2、同时测量油介损及体积电阻率或任选一项。3、采用大屏幕液晶显示器,只需按照中文菜单提示,输入指令,仪器即可自动工作。4、具有通讯功能,可配置电脑进行实时监测,动态观察油介损值随油温变化并描绘成图。5、自动显示测量结果,并进行数据打印保存。6、具有过压、过流、短路保护,并具有高压指示,还具有报警提示功能。技术参数体积电阻率测量电压:DC500V±10%体积电阻率范围:2.5×106~2×1013Ω.m精度: 高于±10%电阻测量范围:2M~2TΩ介损测量范围:0.00001~1介损值分辨率:0.00001电容测量范围:10.0pF~200.0pF电容值分辨率:0.01pF空杯电容:60±5pF 介损值测量精度:±(1%读值+0.02%)电容值测量精度:±(1%读值+1pF)工作电源:AC220V±10%,50Hz测控温范围:室温~119.9℃测控温稳定度:±0.5 相对湿度:≤85%介损测量电压:1.5kV、2.0kV、2.5kV(常规使用2.0kV)(正接法) 环境温度:-5℃~50℃外形尺寸:480mm×400mm×420mm重  量:25.7kg
  • 绝缘电阻仪器体积电阻表面电阻测试仪使用前都要注意什么?
    绝缘电阻仪器体积电阻表面电阻测试仪使用前都要注意什么?绝缘电阻仪器体积电阻表面电阻测试仪使用前请仔细阅读以下内容,否则将造成仪器损坏或电击情况。1. ◇检查仪器后面板电压量程是否置于10V档,电流电阻量程是否置于104档。2. ◇接通电源调零,(注意此时主机不得与屏蔽箱线路连接)在“Rx”两端开路的情况下,调零使电流表的显示为0000。然后关机。3. ◇应在“Rx”两端开路时调零,一般一次调零后在测试过程中不需再调零。 4. ◇测体积电阻时测试按钮拨到Rv边,测表面电阻时测试按钮拨到Rs边,5. ◇将待测试样平铺在不保护电极正中央,然后用保护电极压住样品,再插入被保护电极(不保护电极、保护电极、被保护电极应同轴且确认电极之间无短路)。6. ◇电流电阻量程按钮从低档位逐渐拨,每拨一次停留1-2秒观察显示数字,当被测电阻大于仪器测量量程时,电阻表显示“1”,此时应继续将仪器拨到量程更高的位置。测量仪器有显示值时应停下,在1min的电化时间后测量电阻,当前的数字乘以档次即是被测电阻。7. ◇测试完毕先将量程拨至(104)档,然后将测量电压拨至10V档, 后将测试按钮拨到中央位置后关闭电源。然后进行下一次测试。8. ◇接好测试线,将测试线将主机与屏蔽箱连接好。量程置于104档,打开主机后面板电源开关按钮。从仪器后面板调电压按钮到所要求的测量电压。(比如:GBT 1692-2008 硫化橡胶 绝缘电阻率的测定 标准中注明要求在500V电压进行测定,那么电压就要升到500V)9. ◇禁止将“RX”两端短路,以免微电流放大器受大电流冲击。10. ◇不得在测试过程中不要随意改动测量电压。11. ◇测量时从低次档逐渐拨往高次档。12. ◇接通电源后,手指不能触及高压线的金属部分。13. ◇严禁在试测过程随意改变电压量程及在通电过程中打开主机。14. ◇在测量高阻时,应采用屏蔽盒将被测物体屏蔽。15. ◇不得测试过程中不能触摸微电流测试端。16. ◇严禁电流电阻量程未在104档及电压在10V档,更换试样。技术指标1、电阻测量范围 0.01×104Ω~1×1018Ω2、电流测量范围为 2×10-4A~1×10-16A3、仪器尺寸 285mm× 245mm× 120 mm4、内置测试电压 100V、250V、500V、1000V5、基本准确度 1% (*注)6、内置测试电压 100V、250、500、1000V7、质量 约2.5KG8、供电形式 AC 220V,50HZ,功耗约5W9、双表头显示 3.1/2位LED显示安全注意事项1. 使用前务必详阅此说明书,并遵照指示步骤,依次操作。2. 请勿使用非原厂提供之附件,以免发生危险。3. 进行测试时,本仪器测量端高压输出端上有直流高压输出,严禁人体接触 ,以免触电。4. 为避免测试棒本身绝缘泄漏造成误差,接仪器测量端输入的测试棒应尽可 能悬空,不与外界物体相碰。5. 当被测物绝缘电阻值高,且测量出现指针不稳现象时,可将仪器测量线屏 蔽端夹子接 上。 例如: 对电 缆测缆 芯与 缆壳的 绝缘 时,除 将被 测物两 端分 别接于 输入 端与高压 端, 再将电 缆壳 ,芯之 间的 内层绝 缘物 接仪器 “G”,以消 除因 表面漏 电而 引起的测 量误 差。也 可用 加屏蔽 盒的 方法, 即将 被测物 置于 金属屏 蔽盒 内,接 上测 量线。
  • 得利特升级多款液体介质体积电阻率测定仪
    石化产业是国民经济重要的支柱产业,产品覆盖面广,资金技术密集,产业关联度高,对稳定经济增长、改善人民生活、保障国防安全具有重要作用。但仍存在产能结构性过剩、自主创新能力不强、产业布局不合理、安全环保压力加大等问题。石油化工产业作为高污染性产业,面临结构性改革的矛盾,国家政策引导对于促进石化产业持续健康发展具有重要意义。得利特顺应发展研发生产了系列石油产品分析仪器。最近技术人员仍然继续着研发工作并且将原来的产品做了部分升级改造。A1150液体介质体积电阻率测定仪符合DL/T421标准,适用于测定绝缘油和抗燃油体积电阻率,可广泛应用于电力、石油、化工、商检及科研等部门。仪器特点采用双CPU微型计算机控制。控温、检测、打印、冷却等自动进行。采用**转换器,实现体积电阻率的高精度测量。具有制冷和加热功能。整机结构合理,安全方便。技术参数测量范围:0.5×108~1×1014Ωcm分辨率:0.001×107Ωcm重复性: ≤15% 再现性: ≤25%控温范围:0~100℃ 控温精度:±0.5℃电极杯参数:极杯类型:Y-18      极杯材料:不锈钢显示方式:液晶显示打印机:热敏型、36个字符、汉字输出环境温度:5℃~40℃ 环境湿度:≤85%工作电源:AC220V±10% ,50Hz功 率:500W外形尺寸:500mm×280mm×330mm重  量:17.5kgA1151油体积电阻率测定仪按DL421.91《绝缘油体积电阻率测定法》的电力行业标准为依据,根据有源电桥的原理研制成功的一种新型电阻率测定专用仪器。具有结构简单、线性度好、灵敏度高、测试结果稳定、操作安全等优点,其性能远高于通常的电压电流法。仪器由参数测量系统、油杯加热控温系统两部分组成,具有自动计时、液晶显示功能。可测量绝缘油体积电阻率。 技术参数测试电压:500VDC测试范围: 10 7~10 13Ωcm重复性: >10 12Ωcm ≯25% ,<10 12Ωcm ≯15% 加热功率: 100W 控温范围: 10℃~100℃ 控温精度: ±0.5℃ 测量误差: ≤±10%测试电极杯: 3个环境温度:0~40℃相对湿度:≤85% 工作电源: AC220V±10%,50Hz
  • 原理创新!这款“神器”让功能单细胞“无所遁形”
    每当我们仰望浩瀚无垠的夜空,目光总会被闪闪的星辰所吸引。星光和眼睛帮助我们精确捕捉夜空中最亮的星,那面对瀚如星海的细胞世界,我们如何快速发现具有特殊功能的细胞呢?12月30日,青岛星赛生物科技有限公司发布全球首台高通量流式拉曼分选仪FlowRACS,为执着于寻找细胞世界中最亮“星”的科研人员带来了发现“星”,并拿到“星”的创新型解决方案。发布会回看》》》始于拉曼,微流控让诺贝尔奖技术焕发新魅力拉曼光谱是一种散射光谱,是化合物中分子键被激发到虚能态却尚未恢复到原始态所引起的、入射光被散射后频率发生变化的现象,该技术获得了1930年度的诺贝尔物理学奖。单个细胞的拉曼光谱可反映细胞内化学物质的成分及含量等丰富信息,在微流控技术的加持下,细胞群体单细胞拉曼光谱的获取以及下游单细胞分选进入了快速发展阶段。“我们提出了拉曼组这一创新概念,即特定时空状态下一个细胞群体的单细胞拉曼光谱的集合。拉曼组能够在单细胞精度,定量检测细胞代谢各种底物的速率、各种拉曼敏感产物之多样性及其含量、细胞的环境应激性、细胞之间的代谢互作、细胞内代谢物相互转化网络等广阔的细胞代谢表型,还可区分不同的物种。”星赛生物联合创始人,青岛生物能源与过程研究所(山东能源研究院)单细胞中心主任徐健博士说。 拉曼组的定义与内涵鉴于“拉曼组”是一种直接刻画“代谢功能”的单细胞表型组,且“拉曼组”手段具有广谱适用、活体、无损、非标记、全景式表型、可分辨复杂功能、快速、高通量、低成本、能耦合下游测序、质谱或培养等重要优势,拉曼组可与现有的单细胞基因组、转录组、蛋白组和代谢物组等手段互补,共同形成一个完整的单细胞多组学方法学体系。拉曼组是单细胞多组学的拓展和延伸攻坚克难,拉曼流式让万物皆可分成为可能虽然拉曼组在细胞功能识别方面具有诸多优势,但是目前市面上并没有成熟的以拉曼光谱作为细胞功能分析与分选的仪器。少数取得突破的原理样机中,普遍存在通量低,测量与分选过程对细胞损伤较大,以及拉曼图谱采集质量差等问题。FlowRACS通过引入pDEP-RACS技术,将高速流动的单细胞精确捕获在拉曼激光位点,在保证细胞活性的前提下,采集并在线分析单细胞拉曼信号,获得细胞最真实的原位状态。同时,FlowRACS借助介电确定性侧向位移(pDEP-DLD)技术,保证目标细胞的精准、高通量、自动化分选,分选通量大于300细胞/分钟,真正实现了基于高质量拉曼光谱的高通量流式分选,让微观世界的细胞分析进入万物皆可分、万物皆可选、万物皆可测时代。析选同步,双模运行满足更多实验需求FlowRACS具备两种运行模式:(1)“流式拉曼分析”(Raman Flow Cytometry;RFC),主要支撑拉曼组、元拉曼组等单细胞代谢表型组数据的高通量采集和分析;(2)“流式拉曼分选”(Raman Flow Sorting;RFS),主要服务目标代谢功能细胞的高通量分选。“仅仅检测细胞的代谢功能与特性,并不能满足科研人员对于细胞改造与作用机理研究的需求,我们借助微流控技术与人工智能,让具备特定拉曼信号的细胞在完成光谱检测的同时,一站式完成在线AI光谱分析及特征峰比对,并激发细胞分选控制模块,将目标细胞与非目标细胞分离。”星赛生物联合创始人、中国科学院青岛生物能源与过程研究所(山东能源研究院)单细胞中心副主任马波博士表示。同时,FlowRACS可适配多种具备自主知识产权的微流控芯片耗材,满足液滴类目标单细胞导出、液流式目标细胞群导出等多样化实验需求。作为业界首台高通量流式拉曼分选仪产品,FlowRACS下游可直接开展单细胞培养、单细胞测序等实验,为单细胞多组学研究,及其在精准医学、合成生物学和生物安全等领域的应用,提供了全新的仪器解决方案。南方医科大学珠江医院检验医学部主任、国家杰出青年基金获得者、享受国务院特殊津贴专家周宏伟教授表示,流式细胞分析技术在基础医学和临床检验等领域均具广泛应用,现在星赛生物在原有的“荧光流式”和“质谱流式”两条赛道以外,开辟了“拉曼流式”这第三条赛道,作为该赛道的首个仪器产品,FlowRACS的推出具有重要的科学意义与临床价值。“针对单细胞多组学这一新兴领域研发的FlowRACS,不仅可以对细菌和肿瘤等单细胞、微塑料等微纳米颗粒实现高通量的表征和分选,也将在其他领域得到广泛应用、潜力无穷。”厦门大学教授、固体表面物理化学国家重点实验室副主任、长江学者、国家杰出青年基金获得者任斌,对高通量流式拉曼分选仪FlowRACS在更多领域的应用寄予了厚望。应用前景中国智造,原理创新实现从0到1的突破流式细胞技术因其检测灵敏、结果准确、价格低廉、耗时短、自动化水平高等优势,广泛应用于学术研究、临床疾病诊断等领域。随着仪器技术的不断创新,流式细胞术在细胞治疗、海洋生物、植物、微生物等领域的需求日益增多。受限于荧光流式细胞仪的底层数据原理,现有流式细胞技术在未知细胞探索、微生物生命暗物质解析、荧光难跟踪的细胞功能检测及目标细胞分选等方向仍无法满足市场需求。星赛生物瞄准非标记式流式细胞市场,借助原创性“拉曼组”数据集及微流控技术,成功开发全球首台广谱适用、微生物可分、高通量自动化的FlowRACS,实现了拉曼高通量分选由0到1的突破。“自2013年起,我们申请了多项国家发明专利,并顺利获得授权。可以说,FlowRACS是实实在在的中国“心”原创仪器”,马波博士表示,“虽然FlowRACS是完全的国产化,但其在拉曼活性高通量分选方面处于国际领先地位”。合成生物学领域专家、中国科学院先进技术研究院副院长、深圳合成生物学创新研究院院长、国家杰出青年基金获得者刘陈立研究员指出,当前,细胞功能测试是合成生物学研究的一大瓶颈,急需高通量自动化的手段、技术和设备。我们国家的高端仪器设备大量、长期地依赖进口,这也对国产化自研生物设备提出了紧迫需求。星赛生物此次发布的FlowRACS很好的回应了上述两大需求。单细胞领域,国产原创正当时2020年全球单细胞分析市场规模估计为26.8亿美元,预计在2019至2026年以16.9%的年复合增长率增长,国内市场规模预计35亿人民币。强大的市场需求以及市场占有率狭小的局面,对国产单细胞分析仪器的研制和产业化提出了巨大的挑战,同时也带来了前所未有的机遇。基于拉曼组、拉曼组内关联分析等概念和RAGE、pDEP-RACS等一系列核心器件,星赛生物推出了一系列原创的单细胞分析仪器产品:(1)CAST-R™ (临床单细胞拉曼药敏快检仪),(2)FlowRACS(高通量流式拉曼分选仪),(3)RACS-Seq(单细胞拉曼分选-测序耦合系统),(4)EasySort(单细胞微液滴分选系统)等。同时,星赛生物推出了支撑细菌、古菌、真菌、微藻、植物、动物、人体等单细胞分析的试剂盒与耗材,覆盖了包括单细胞分析样品采集、样品预处理、拉曼成像、拉曼分选、单细胞测序文库、单细胞培养等环节的完整实验与数据分析流程。微流控研究领域的著名学者,中国科学院大连化学物理研究所林炳承研究员表示,“星赛生物创新性地将微流控技术应用于单细胞拉曼分析和分选领域,推出了FlowRACS这一原创性的仪器产品,这一进展对于高通量细胞分析仪器产业具有重要意义,非常值得肯定与祝贺。微流控芯片作为一种颠覆性生物技术和当前分析科学的重要发展前沿,最近几年来得到飞速发展。中国是全球最大的微流控芯片市场,因此用中国的仪器产品开发与服务这一市场是这一代年轻科学家责无旁贷的使命。”人类对生命的探索已经逐步从宏观走向微观,单细胞层面的研究成为全球科研人员趋之若鹜的热门话题。面对瀚如星海的细胞世界,自动化高通量的单细胞分析仪器是链接人与细胞的重要桥梁。鹰隼试翼,风尘翕张,国产科学仪器目前还处在孕育阶段,随着国家政策的不断倾斜、国人技术攻关的持续发力,相信国产科学仪器也一定能够凭借实力在国际市场赢得自己的话语权。(青岛星赛生物科技有限公司)
  • 从细胞到光信号:ATP微生物检测仪的工作原理解析
    ATP微生物检测仪作为一种可靠的检测工具,以生物化学反应将微生物的存在转化为可测量的光信号为检测原理,不仅实现了对微生物数量的快速检测,也为各种应用领域提供了关键的卫生状况评估。了解更多ATP微生物检测仪产品详情→https://www.instrument.com.cn/show/C541815.htmlATP的基本概念三磷酸腺苷(ATP)是一种在所有活细胞中广泛存在的能量转移分子。它在细胞的能量代谢过程中起着核心作用,每个活细胞都包含恒定量的ATP。因此,ATP的存在可以作为生物活性的指标,反映样品中微生物的数量和活动状况。ATP的检测对于评估细菌、真菌以及其他微生物的存在和数量具有重要意义。检测过程的第一步:ATP的释放ATP微生物检测仪的工作始于样品中的ATP释放。检测过程中,首先使用ATP拭子从样品中提取ATP。ATP拭子含有特殊试剂,这些试剂能够裂解细胞膜,从而释放细胞内的ATP。这一过程是确保所有可测量的ATP都从细胞中释放出来的重要步骤,为后续的荧光检测提供了充足的ATP源。荧光反应的核心:荧光素酶—荧光素体系释放出的ATP与拭子中含有的荧光素酶和荧光素发生反应,形成荧光反应。荧光素酶是一种催化剂,它能够将ATP转化为荧光素,通过与荧光素的反应产生光信号。这一反应基于萤火虫发光的原理,其中荧光素酶催化荧光素与ATP结合,生成光信号。这一过程的核心是荧光素酶的催化作用,它使得ATP的存在能够通过发光现象被检测到。光信号的测量与结果分析产生的光信号通过荧光照度计进行测量。荧光照度计能够准确地捕捉到反应产生的光信号强度,并将其转化为数字信号。光信号的强度与样品中ATP的浓度成正比,因此,可以通过测量光信号强度来推断样品中微生物的数量。较强的光信号通常意味着较高的ATP含量,从而反映出样品中微生物的较多存在。应用与优势ATP微生物检测仪因其快速、准确的检测能力,被广泛应用于食品安全、医疗卫生、制药和环境监测等领域。其能够实时、可靠地评估样品中的卫生状况,确保环境和产品的质量。相较于传统微生物检测方法,ATP检测法提供了更为便捷和即时的结果,帮助我们迅速做出响应和决策。结论ATP微生物检测仪通过将细胞中的ATP转化为光信号,提供了一种可靠的微生物检测方法。其工作原理涵盖了从ATP的释放、荧光反应的核心到光信号测量,为微生物检测提供了科学、准确的解决方案。这一技术的应用更大地提升了卫生监测的效率,确保了各种行业的安全与质量。
  • 得利特升级油体积电阻率测定仪正式投入市场
    石油产品质量分析在其生产、储运和市场流通环节起着重要作用,石油产品分析仪器现已广泛应用于油田、炼油厂、陆海空交通运输、海关及油品质量监督部门。作为中国仪器仪表行业重要组成部分的油品分析仪器,在疫情席卷全球的情况下,仍然在各大行业中起到必不可少的作用。随着各项技术工艺的发展,仪器仪表产品也在不断的更新换代。各大分析仪器品牌如雨后春笋,在市场中同台竞技,用户可选择的产品也更多了。企业不断推出自己的品牌产品。在刚刚过去的半年里,又有不少企业研发出多项仪器仪表新品。 得利特为了跟上油品分析仪器发展大潮,不断积累经验,创新技术,研发升级自产油品分析仪,近日,又有一款升级产品投入市场,它就是油体积电阻率测定仪。下面得利特为大家讲一下它的升级点在哪里?A1151油体积电阻率测定仪按DL421.91《绝缘油体积电阻率测定法》的电力行业标准为依据,根据有源电桥的原理研制成功的一种新型电阻率测定专用仪器。技术参数测试电压:500VDC测试范围: 10 7~10 13Ωcm重 复 性:>10 12Ωcm ≯25% ,<10 12Ωcm ≯15% 加热功率: 100W 控温范围: 10℃~100℃ 控温精度: ±0.5℃ 测量误差: ≤±10%测试电极杯: 3个环境温度:0~40℃相对湿度:≤85% 工作电源: AC220V±10%,50Hz 升级点:1.采用双CPU微型计算机控制。2.控温、检测、打印、冷却等自动进行。3.采用**转换器,实现体积电阻率的高精度测量。4.具有制冷和加热功能。5.整机结构合理,安全方便。
  • 上海微系统所等制备出石墨烯基量子电阻标准芯片
    电阻标准是电学计量的基石之一。为了适应国际单位制量子化变革和量值传递扁平化趋势,推动我国构建电子信息产业先进测量体系,补充国家量子化标准,开展电学计量体系中电阻的轻量级量子化复现与溯源关键技术研究至关重要。与传统砷化镓基二维电子气(2DEG)相比,石墨烯中的2DEG在相同磁场下量子霍尔效应低指数朗道能级间隔更宽,以其制作的量子霍尔电阻可以在更小磁场、更高温度和更大电流下工作,易于计量装备小型化。此外,量子电阻标准的性能通常与石墨烯的材料质量、衬底种类和掺杂工艺相关。如何通过克服绝缘衬底表面石墨烯成核密度与生长调控的瓶颈,获得高质量石墨烯单晶,并以此为基础,优化器件结构和工艺,开发出工作稳定且具有高比对精度的量子电阻标准芯片至关重要。近日,中国科学院上海微系统与信息技术研究所报道了采用在绝缘衬底表面气相催化辅助生长石墨烯,成功制备高计量准确度的量子霍尔电阻标准芯片的研究工作。相关研究成果以“Gaseous Catalyst Assisted Growth of Graphene on Silicon Carbide for Quantum Hall Resistance Standard Device)”为题,发表于期刊《Advanced Materials Technologies》上。研究人员首先采用氢气退火处理得到具有表面台阶高度约为0.5nm的碳化硅衬底,然后以硅烷为气体催化剂,乙炔作为碳源,在1300°C条件下,生长出高质量单层石墨烯。该温度条件下衬底表面台阶依然可以保持在0.5nm以下。采用这种方法制备的石墨烯可以制成量子电阻标准器件,研究团队直接将该量子电阻标准器件集成于桌面式量子电阻标准器,在温度为4.5K、磁场大于4.5T时,量子电阻标准比对准确度达到 1.15×10-8,长期复现性达到3.6×10-9。该工作提出了适用于电学计量的石墨烯基工程化、实用化的轻量级量子电阻标准实现方案,通过基于其量值的传递方法,可以满足不同应用场景下的电阻量值准确溯源的需求,补充国家计量基准向各个行业计量系统的量传链路。中科院上海微系统与信息技术研究所是该研究工作第一完成单位,陈令修、王慧山和孔自强为共同第一作者,通讯作者为上海微系统所的王浩敏研究员和中国计量科学研究院的鲁云峰研究员。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、中科院先导B类计划和上海市科委基金的资助。论文链接:https://doi.org/10.1002/admt.202201127
  • 中科院微观磁共振重点实验室成功实现高分辨电阻抗医学成像
    p  记者从中国科学技术大学获悉:该校杜江峰院士领导的中科院微观磁共振重点实验室在医学电阻抗成像方面取得重要进展,他们利用参数化水平集方法实现了高分辨的电阻抗图像重建。该成果发表在医学成像领域国际顶级期刊《医学影像》上。/pp  电阻抗成像技术是根据生物体内不同组织在不同功能状态下具有不同电阻抗的原理,通过在生物体体表注入安全激励电流,测量体表响应电压,重建生物体内部的电阻抗分布,从而反映体内结构及功能的新型医学成像技术。由于电阻抗成像具有功能成像的特点,而且对人体无害、使用方便、设备价格相对低廉,成为近年来国内外研究的热点。但电阻抗重建图像通常分辨率较低且对模型误差极为敏感,因此开发高效、稳定且具有高分辨能力的成像算法是电阻抗技术的关键和难点。/pp  杜江峰院士团队通过利用近年来发展起来的参数化水平集方法及临床医学上现有信息,设计了新的电阻抗成像算法,成功实现高分辨的电阻抗图像重建,并通过大量仿真实验验证了算法的有效性和可行性,结果表明该算法不仅具有高分辨图像重建能力,而且对医学电阻抗成像中普遍存在的模型误差、参数优化设置方式等具有很好的稳定性。/pp  据介绍,该研究成果有望推动电阻抗成像技术向更为实用的应用方向发展,例如肺部临床电阻抗成像等。/p
  • 北京佰司特签约德国cellasys公司的细胞/组织/类器官分析仪—IMOLA-IVD
    北京佰司特签约德国cellasys公司的细胞/组织/类器官分析仪—IMOLA-IVD 公司新闻:北京佰司特贸易有限责任公司成功签约德国cellasys GmbH公司的细胞/组织/类器官分析仪—IMOLA-IVD,获得中国大陆地区,香港,澳门,台湾以及新加坡的长期的独家代理权,全权负责德国cellasys GmbH公司的灌流式、多参数、实时代谢监测细胞/组织/类器官分析仪—IMOLA-IVD的的市场推广,客户拜访,宣传讲座,路演DEMO,销售定价,投标签约,进出口以及安装售后等所有事宜。德国cellasys提供的灌流式、多参数、实时代谢监测的细胞/组织/类器官分析仪—IMOLA-IVD,是一种基于生物芯片的微生理参数测量系统,对活细胞/组织/类器官的代谢和形态进行无标记实时监测,搭配自动化灌流系统进行换液或者加药,可以实现几天或几周的连续测量,研究药物对活细胞/组织/类器官的影响以及移除药物后的恢复和再生效应。通过生物芯片技术,可以在体外直接研究活细胞或组织、器官在培养过程种的多个参数的变化,包括细胞外酸化(pH)、细胞呼吸(pO2、pCO2)和形态学(电阻)。整个测量过程无需标记、多通道平行进行、连续检测、实时记录。 德国cellasys的细胞/组织/类器官分析仪—IMOLA-IVD,采用的是芯片技术,而不是通用的光学检测技术,其检测灵敏度更高,检测时间更长,而且这两个产品都有密闭的灌流系统,可以适时更换溶液,适合长时间检测细胞/组织/类器官的生理行为变化,以及观察外界条件(加药等)处理后的细胞/组织/类器官的再生等效应。 多个传感器芯片并联平行工作 非侵入式、实时无标记监测 pH值、O2消耗率、细胞外酸度、贴壁电阻四参数同时测量 独特的灌流系统可实现随时换液主要参数:1. 可实时监测细胞/组织/器官生理状态变化,可以监视形态的变化,并以定量的形式高时间分辨率的测量,。2. 分析样本:可分析贴附性细胞,悬浮细胞,各类细胞器,组织以及类器官。硅材料的生物芯片表面比塑料更适合大多数细胞的生长。 3. 侦测目标:可以同时实时监测细胞/组织/器官代谢的多个参数,包括细胞酸化度(pH)、细胞氧消耗(pO2)和细胞贴壁电阻值(impedance)4. 分析数据要包含:基础代谢率、电子泄漏、极限呼吸率、线粒体功能、细胞贴壁电阻等有害物的情况。5. 无需标记物的非入侵式荧光测量:不用额外的试剂,不接触细胞,不破坏细胞结构,不需人员监控,全自动检测采集数据,并且分析导出监测细胞/组织/器官代谢获得的生理学参数变化曲线 。6. 通过芯片电极监测,电信号比荧光检测的抗干扰能力更强,监测数据更准确,每个芯片含有多个不同类型的传感器元件,分别测量不同的生理学参数,每个参数均可获得多个位置的数据点。7. 可以保证每1-4分钟换液一次,始终保持培养环境的新鲜,O2的充足,不会累积代谢废物,不会影响细胞/组织/器官的生长,整个实验环境中保证细胞/组织/器官相同的溶液环境。8. 芯片组成:试验重复误差:高质量CMOS芯片技术,监测更准确, 试验重复误差:≤3%。ISFETs(离子敏感场效应晶体管): 测量细胞/组织/器官外环境的pH值变化即产酸率;OS(改进型clark型电极):测量细胞/组织/器官外环吗氧气浓度即呼吸作用;IDES(交叉的电极结构):测量细胞/组织/器官的贴壁电阻即粘附和融合度;9. 检测室温度控制范围25 - 45°。10.代谢测量芯片安装于生物模块之内,每个分析系统含有6个生物模块,可以平行地操控6个芯片。生物模块在一个可调的控温孵箱中(标准温度为37°C)。自动加样器控制6个支架,每个支架带有6个储液器,每个支架的储液池针对一个生物模块。11. 具备灌流换液体系可以实现细胞/组织/器官环境溶液自动更新,并且可以加药和换药,每个样本对应6个注射通道,可以随时更换溶液,并且对酸化速率和呼吸速率,以及细胞/组织/器官贴壁电阻进行测量。12. 具备灌流换液体系可以实现细胞/组织/器官环境溶液自动更新,并且可以加药和换药,每个样本对应6个注射通道,可以随时更换溶液,并且对酸化速率和呼吸速率,以及细胞/组织/器官贴壁电阻进行测量。13. 连续测量时间:最长细胞/组织/器官培养和监测到14天。14. 封闭的灌流体系保证了细胞/组织/器官培养过程的无菌环境。15. 可自定义检测程序,并能实时存储。16. 专业性分析控制软件控制整个实验并且在电脑显示屏上实时在线显示具体的数据,所以实验者可以随时观察实验进程并及时做出记录和分析。17. 实时数据获取与分析,可检测多种指标。并且自动将一个芯片上的多个电极的数据拟合出变化率,IC50曲线和数值,自动标准化每次的灌流换液程序。 北京佰司特贸易有限责任公司(https://www.best-sciences.com):类器官培养仪-HUMIMIC;灌流式细胞代谢分析仪-IMOLA;便携式4通道SPR仪-P4SPR;蓝光/绿光LED凝胶成像;Nanocellect细胞分选仪-WOLF;微纳加工点印仪-NLP2000/DPN5000;
  • 流式研发快讯|实时阻抗流式细胞分析仪研究取得进展
    实时阻抗流式细胞分析仪(piRT-IFC)研发进展单细胞电学特性生物传感与分析技术为单细胞生物物理学研究提供了新维度。该技术已被证明在全血分析、肿瘤细胞分型和免疫细胞状态评估方面具有重要的应用潜力。然而,现有的电学检测方法难以实现高通量实时性分析,限制了需要大量系统实验的单细胞电学特性研究的开展。 近日,中国科学院微电子研究所健康电子中心研究员黄成军、副研究员赵阳团队,在单细胞电学特性流式分析方法及高通量实时分析仪器研究方面取得重要进展。该团队提出了快速并行物理拟合求解器,仅需0.62 毫秒即可在线求解出单个细胞膜比电容和细胞质电导率。与传统求解器相比,在不损失准确度的前提下,速度提升了27000倍,且不需要任何数据预采集和预训练过程,进一步实现了基于物理模型信息的实时阻抗流式细胞分析仪(piRT-IFC)(图1)。该技术可在50分钟内实时表征高达100902个单细胞,具有高稳定性、高通量、实时化和全流程自动化等特点。作为示范应用,该团队对药物处理后HL-60中性粒细胞脱粒现象这一典型的快速变化的生物过程进行实时表征分析。与普遍采用的神经网络辅助加速方法对比研究表明,piRT-IFC具有速度快、准确度高和泛化能力强的优势,具备广泛的应用潜力。 相关研究成果以piRT-IFC: Physics-informed real-time impedance flow cytometry for the characterization of cellular intrinsic electrical properties为题,发表在《微系统与纳米工程》(Microsystem and Nanoengineering)上。该研究由微电子所和计算技术研究所合作完成。研究工作得到科学技术部、国家自然科学基金委员会、北京市和中国科学院的支持。近年来,该课题组面对单细胞物理特性检测存在敏感机理不明和技术实现困难等关键技术瓶颈,开创性提出了基于微流控技术的“交叉压缩通道”敏感新原理和单细胞电学模型,建立了基于微流控芯片的单细胞电学特性高通量定量检测方法,检测参数包括细胞膜比电容和胞浆电导率,通量比膜片钳等常规方法高10000倍,并进一步研发出实时高通量单细胞电学特性流式分析仪(图2)。仪器入选中国科学院自主研制科学仪器名录,与首都医科大学宣武医院、首都医科大学附属北京胸科医院、计算所等单位合作,成功用于脑卒中动物模型、癌症病人样本、药物模型等领域的多种细胞的分析,为肿瘤/脑卒中等精准诊断、药物筛选等提供了有力工具,并发现了新型标志物,验证了相关药物候选分子的作用、获得授权专利。论文链接 图1. 实时阻抗流式细胞分析仪(piRT-IFC)原理样机、核心微流控芯片、设备交互界面、典型结果和自动化实时数据处理流程 图2. 基于微流控芯片技术的单细胞电学特性活体单细胞分析仪(左)及核心微流控芯片(右)
  • 库尔特 细胞研究不可或缺的细胞体积分析
    生物、药物等许多的研究均需要通过观察细胞体积的变化或细胞数目增减的来判断和评估实验的效果。由于细胞所处环境的改变可促使其自身体积做出相应的变化,以便适应改变后的环境大致新的平衡。由于并不能清晰地知道该种细胞体积变化规律,因此必须检测其体积或细胞数目随条件、时间的变化。  细胞的发育与细胞分裂周期级数递增均需要连续不断的细胞增殖。  在培养液中正在增殖的细胞在其分裂前其体积将增大至原体积的两倍。然而对细胞发育与分裂的速度作如何调整才能保证细胞体积的不变并不明确。因此,测量细胞的体积的变化对了解与控制细胞的发育和周期非常重要。  细胞的死亡  细胞的增殖与细胞的死亡之间需要一个精细的平衡以保持足够的细胞数量。该种平衡容许细胞作最佳的状态调节以适应各样机能变化的需求。细胞死亡有两种清晰的机制,坏死与凋亡。坏死是一个病理生理的机制,包括细胞膨胀以及细胞膜破裂而释出内容物。凋亡则是一个程序式死亡的机制。凋亡的特征之一就是细胞收缩。细胞有缺陷的凋亡与过度凋亡,两者同样会导致严重疾病。  渗透压的补偿  任何种类的细胞都有可能因处于不利环境而死亡。细胞犹如多孔的网筛极易因渗入已溶解于周围环境的化学物而使渗透压受影响。细胞内外环境中该些溶解物颗粒数目的不平衡,将会导致水份透进细胞而使其体积涨大,或者是水份从细胞渗出使其体积收缩。  当细胞或微生物遭遇环境的变化,它们都会尝试通过自身调节来适应新的环境。  细胞平均体积(MCV)的变化  当细胞或微生物遭受环境变化时,它们将通过自身调整以图适应新的环境。一些例子中细胞需要改变自身体积以便达到适合的目标。  由贝克曼库尔特公司出品的Multisizer 3 库尔特细胞特性分析仪是目前最权威的细胞体积、细胞计数的分析仪器,应用文献多不胜数。无可逾越的领先技术更使Multisizer 3 成为分辨率最高的仪器。国外的用户统计表明,Multisizer 3 已成为细胞实验室必备的研究工具。  自华莱士• 库尔特先生发明 库尔特原理 以来,该原理已广泛应用于材料、生物、医学、制药等众多的领域。目前生物领域的细胞计数标准就是库尔特原理。美国材料实验协会ASTM将库尔特原理定为生物细胞计数的标准(ASTM-F2194)。国际血液学标准化委员会亦指定库尔特原理为计算红细胞与白细胞的标准实验室方法 (Clin. lab. Haemat. 1988. 10, 203-212.)。  作为库尔特原理及技术应用的鼻祖,美国贝克曼库尔特公司始终保持着技术领先的优势。† 库尔特计数仪(Coulter Counter)无论在研究还是在质量控制的应用均具有深远的影响力。在权威的研究机构及其发表的学术文献当中,库尔特计数仪均担当着不可或缺的角色。  多年来贝克曼库尔特公司在市场上推出了一系列的库尔特计数仪(Coulter Counter),如:ZM、TA II、Multisizer II等系列型号,为科研与产品控制的实验室颗粒/细胞的检测提供最可靠的分析手段。Multisizer 3 型库尔特颗粒/细胞计数及粒度分析仪为当今所有计数仪、粒度分析仪当中分辨率最高的仪器。  库尔特原理(Coulter Principle)  又称为电感应区技术。  悬浮于弱电解液中的细胞被抽吸而经过一个小孔,因产生外加电压而形成“感应区”。细胞经过小孔时,细胞的体积替代了电解液的相应体积。因相应体积的电解液被替代,小孔感应区产生电压脉冲而导致电阻的改变。脉冲的强度与细胞的体积成比例的关系 。  Multisizer 3 先进的DPP 数码脉冲处理器,使测量过程中的数以百万计的脉冲信号无须经压缩而保存。数据因无损失而能实现再分析功能。DPP的功能使得Multisizer 3 能够实时监测样品在分析过程中的原始变化。  DPP同样可用于检测细胞体积的改变。在许多的生化过程中细胞体积是一个重要的参考因素。如细胞发育、细胞周期、细胞死亡、渗透压的补偿、致病机理和吞噬作用等。Multisizer 3 可以观测细胞粒径与体积从几秒到几小时内的变化。  DPP技术在低温生物学中的应用  这是在冷冻过程中受渗透压影响的细胞,其平均体积(MCV)的分布曲线和20秒内连续的脉冲峰值平均值的变化。  择任意的脉冲群可以将一个粒度分布“分割”成多重的分布。因此,可获得在分析全程中的某一时段的粒度分布。如图示,可获得细胞的平均直径随时间的变化。  使用Beckman Coulter 的Multisizer™ 3 库尔特体积粒度分析仪将能方便而精确地测量细胞平均体积(MCV)的各种变化。
  • 实现对电阻器良好的质量控制?FLIR红外热像仪帮助德国客户做到了
    电子元件是电器设备中数量最多的零件,因此降低电子元件的故障率,对于生产商们而言至关重要。确保实现这一目标的有效方式是检查每个独立元件,从而确保质量控制。今天,小菲就来给大家说说一家法兰克福制造商通过使用FLIR公司提供的热像仪系统,对电阻器良好的完美质量控制的案例!产品故障率较高,问题亟待解决Isabellenhütte Heusler是一家生产汽车行业用的热电偶电阻合金、接线板合金和被动元件的制造商,其位于法兰克福附近的迪伦堡。Isabellenhütte的产品被汽车行业用于燃油喷射系统和其它电子控制单元。这家公司因其产品质量过硬而享有很高的国际声誉。为获得和维持其全球客户要求的高质量标准,这家公司在质量控制和研发方面注入巨资。但尽管大力投资,客户仍上报5%的故障率。依据Isabellenhütte的严苛标准,即使10-8的故障率也被视作不可接受。因此,该公司决定对所有部件实施良好控制。部件缺陷可能产生于部件制造过程中,这些缺陷随后会导致内置电子器件故障。结果是最终电子系统达不到设计的耐久性,为设备供应商和汽车公司带来潜在质量问题。全自动质量控制得益于FLIR热成像系统红外热成像系统的监控过程Isabellenhütte采用的解决方案是安装一套来自FLIR公司的红外热像仪系统。该系统被用于检测生产过程中的每个部件。在质量控制过程中,每个电阻器在极短时间内被充电。该系统能在不足1秒时间内拍摄一张红外图像,以此检查电阻器可能存在的缺陷。下图中显示的热点是由于故障设备的表面温度较高造成的。有缺陷的电阻被FLIR热像仪捕捉到拍摄完成后,通过电脑将检测到的highest温度与电阻器的平均表面温度进行对比。如果MAX值和平均值之间的差值超过预定义值,那么意味着该部件存在异常热点。当检测到热点,会自动产生一个触发信号,将故障部件从生产线中移除。从进入到退出检测机器,整个过程不足1秒。相应的部件故障区域的热图像保存在数据库中,用于统计过程控制。集成FLIR红外热像仪的系统可以检测到电阻中最小的缺陷“FLIR红外热像仪是良好方案”“经证实,红外热成像技术,尤其是FLIR红外热像仪,是确保我们的质量标准比以往更高的良好方法,”Isabellenhütte生产经理Eichman先生表示。“我们如今全天24小时自动化监控我们的生产,由于不再需要操作员进行监控,我们能节约人力成本。我们对红外热像仪的初始投资在极短时间内便可收回。更重要的是,我们实现了对每一个电阻的良好质量控制,使我们能够向客户交付完美无瑕疵的产品,极大地降低后续系统的故障率!”每个部件都由FLIR热像仪单独检查毫无疑问,Isabellenhütte努力提供完美产品的做法受到要求苛刻的客户的高度赞扬,正是这些产品让客户始终居于其各自领域的领导地位。FLIR 红外热成像监控系统用于此应用的红外热像仪是FLIR ThermoVisionTM A320M。现如今有更多性能出色的产品可以完美替代它。比如FLIR A310,它是一款紧凑小巧的固定安装式红外热像仪,可安装在几乎任何地方。它可以检测到最小0.05℃的温差。独有的测量分析功能和报警功能使FLIR A310成为许多应用的理想工具。还有连续状态和安全监控用红外热像仪——FLIR AX8,它具备视频流输出功能,能提供每一个装置和自动报警的实时视频。兼容以太网/IP和Modbus TCP,因此可将分析和报警结果轻松共享至可编程逻辑控制器。目前,FLIR还有多款产品可供选择哦~FLIR A310FLIR AX8状态监控的目的是在故障发生前识别问题,防止发生成本高昂的停机事件。FLIR连续状态和安全监控用红外热像仪有助于您防止意外断电、非计划停机、服务中断和机电设备故障,非常适合监测配电柜、加工和制造区域、数据中心、发电和配电设施、运输和公共交通、仓储设施和冷库等。
  • 绝缘电阻测试仪测量常见的有哪些问题?
    绝缘电阻测试仪测量常见的有哪些问题?1 为什么在测量同一物体时用不同的电阻量程有不同的读数? 这是因为测量电阻时为防止过电压损坏仪器,如果出现过量程时仪器内保护电路开始工作,将测试电压降下来以保护机内放大器。在不同的电压下测量同一物体会有不同的结果。而且当测量电阻时若读数小于199,既只为三位数且di一位数为1 时,其准确度要下降。所以在测量电阻时当di一次读数从1 变为某一读数时,不应再往更高的量程扭开关以防对仪器造成过大的电流冲击。在实际使用时,即读数位数多的比读数位数少的准确度高。2为什么测量完毕时一定要将量程开关再拨到104档后才能关电源? 这是因为在测量时被测物体及仪器输入端都有一定的电容,这个电容在测量时已被充电到测量电时的电压值,如果仪器不拨到104挡后关电源这个充电后的电容器会对仪器内的放大器放电而造成仪器损坏。当被测量物体电容越大,测试电压越高时,电容器所储藏的电能越大,更容易损坏仪器,特别是在电阻的高量程或电流的低量程时因仪器非常灵敏,仪器过载而损坏的可能性更大。所以一定要将量程开关再拨到104挡后才能关电源。3为什么测量时仪器的读数总是不稳? 一般的材料其导电性不是严格像标准电阻样在一定的电压下有很稳定的电流,有很多材料特别是防静电材料其导电性不符合欧姆定律,所以在测量时其读数不稳。 这不是仪器的问题,而是被测量物体的性能决定的。有的标准规定以测量1分钟时间的读数为准。通常在测量高电阻或微电流时测量准确度因重复性不好,对测量读数只要求2位或3位。另外在测量大电阻时如果屏蔽不好也会因外界的电磁信号对仪器测量结果造成读数不稳。4为什么测量一些物体的电流时用不同的量程也会出现测出结果相差较大? 这是因为一般物体输出的电流不是恒定流,而仪器有一定内阻,若在仪器上所选量程的内阻过大以至于在仪器上的电压降影响被测物体的输出电流时会造成测量误差。一般电流越小的量程内阻越高,所以在测量电流时应选用电流大的量程。在实际使用时即只要电流表有读数时,读数位数少的小的比读数位数多的准确度高。 5 为什么测量完毕要将电压量程开关再拨到10V档后关闭电源? 这是因为机内的电容器充有很高的电压(zui高电压达1200V以上),这些电容器的所带的电能保持较长的时间,如果将电压量程开关再拨到10V档后关闭电源,则会将机内的高压电容器很快放电,不会在测量的高压端留有很危险的电压造成电击。如果仅拨电源线而不是将电压调至10V档,虽然断了电源,但机内高压电容器还有会因长时间保持很高的电压,将会对人员或其它物体造成电击或损坏。在仪器有问题时也不要随便打开机箱因机内高压造成电击,要将仪器找专业技术人员或寄回厂家修理。6为什么在测量电阻过程中不要改变对被测物的测试电压? 在测量电阻过程中如果改变对被测物的测试电压,无论电压变高或变低时都将会产生大脉冲电流,这个大的电流很有可能使仪器过量程甚至更损坏仪器。另一方面如果电压突然变化也会通过被测量物体的(分布)电容放电或反向放电对测量仪器造成冲击而损坏仪器。有的物体的耐压较低,当您改变测量电压时有右能击穿而产生大电流损坏仪器。如果要改变测量电压,在确保被测量物体不会因电压过高击穿时,要先将量程开关拨到104档后关闭电源,再从仪器后面板调整到所要求的电压。有的材料是非线性的,即电压与电流是不符合欧姆定律,有改变电压时由于电流不是线性变化,所以测量的电阻也会变化。
  • 星赛生物携手墨卓生物战略合作|共聚单细胞技术应用
    仪器信息网讯 2023年2月17日,青岛星赛生物科技有限公司(以下简称“星赛生物”)与墨卓生物科技(浙江)有限公司(以下简称“墨卓生物”)宣布达成战略合作,在墨卓生物总部举办了战略合作签约仪式,双方将基于各自在单细胞多组学领域的技术优势,共同创新开发及推广基于单细胞技术的产品和应用,推动单细胞相关技术在科研、临床、微生物等方向上的广泛应用。星赛生物联合创始人兼董事长马波研究员和墨卓生物创始人兼COO刘寒博士分别代表双方签署战略合作协议,星赛生物联合创始人徐健研究员、墨卓生物创始人兼CTO郑文山博士、墨卓生物销售总监徐亚骏、墨卓生物医学总监严青博士共同见证了本次签约仪式。墨卓生物创始人兼COO刘寒博士表示:非常高兴此次能与星赛生物达成战略合作,星赛生物创新的开发了基于“拉曼组”的检测平台,大大提高当前单细胞多组学数据的价值和效率其独特的单细胞拉曼耦合测序技术(scRACS-Seq)、单细胞拉曼耦合培养技术(scRACS-Culture)、通量流式拉曼分析和分选技术(FlowRACS),实现了单细胞代谢功能的“先筛后养”,对于人体、动植物和微生物组的机制解析和资源挖掘,具有重大的价值。墨卓生物与星赛生物的强强联合必将加强挖掘单细胞相关技术深度,扩宽单细胞市场的广度,期待一同为构建单细胞产业生态系统,做出重要的、深远的贡献。星赛生物联合创始人兼董事长马波研究员表示:墨卓生物具备深厚的微流控和单细胞技术积淀,不断深耕技术,赋能产品,开发具有高性价比的一站式的高通量单细胞多组学测序解决方案。同时也给市场提供了针对微生物单细胞测序的优秀产品MobiMicrobe,这与星赛生物的坚持原创,不断创新的理念不谋而合。本次战略合作将利用星赛产品在拉曼组解析和单细胞拉曼分选上的领先优势,结合墨卓产品在高通量基因组与转录组测序上强大的创新能力,联合建立“代谢功能靶向性的高通量单细胞多组学”仪器体系与系统解决方案。关于墨卓生物创新驱动、卓鉴未来,墨卓生物创立于美国波士顿,落地中国浙江,汇集了由国际一流科学家和跨国医疗器械公司高管等组成的一批优秀人才。墨卓致力于用创新微流控和单细胞测序技术赋能科学研究与精准医疗。目前已经成为拥有微流控、测序、生化、硬件开发、生信等关键技术,推出单细胞测序与数字PCR双技术平台,在液体活检、伴随诊断、生命科学研究等多领域并行发展的科研+IVD解决方案领跑者。关于星赛生物星赛生物(Single-cell Biotech. Co., Ltd.)专注于单细胞维度医疗器械与科学仪器的研发与产业化。致力于在单个细胞(微生物、人体、动植物)的精度构建代谢功能和基因组之间的关联,着力打造国产高精尖生命科学仪器品牌,竭诚为客户提供原创、一体化、全方位的“单细胞代谢成像-分选-测序-培养”解决方案。开发的基于拉曼组、元拉曼组、RAGE、pDEP-RADS等新原理和原创部件,克服了单个细菌细胞之拉曼分离可靠性低、核酸扩增容易污染、全基因组测序覆盖度不均等关键技术难点,开发首台“单细胞拉曼分选-测序耦合系统”(RACS-Seq®),实现了菌群单细胞功能检测、分选、测序与培养之完整流程的仪器化。针对微生物感染药敏性快检这一临床紧迫需求,开发“临床单细胞拉曼药敏快检仪”(CAST-R™),实现了临床样品出发3小时微生物鉴定和药敏性表型定量测定,以及拉曼分选后单个临床耐药大肠杆菌细胞的测序(90%基因组覆盖度)和培养,目前已经进入医院检验科应用示范。此外,我们还推出了高通量流式拉曼分选仪(FlowRACS®),可对流动状态的活体细胞进行非标记式、单细胞精度、高通量分选,拉曼全谱分选通量国际领先(500 cells/min);单细胞微液滴分选系统(EasySort®),可开展保持样品原位状态的活性单细胞精准分选,实现样品单细胞观测监测、捕获操纵、分离提取等。
  • 质谱“跨界”医学 妙用蛋白组学分析——访威斯康星大学麦迪逊分校细胞与再生生物系及化学系葛瑛教授
    p style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "strong仪器信息网讯/strong span style="text-indent: 2em "2020年,美国质谱学会(American Society for Mass Spectrometry, ASMS)将质谱界内“最高荣誉”之一的Biemann奖章授予了威斯康星大学麦迪逊分校的葛瑛教授 (https://labs.wisc.edu/gelab/),以表彰其应用基于高分辨率质谱的top-down蛋白质组学技术在心脏疾病研究领域所做出的重大贡献。该奖项是对质谱先驱—Klaus Biemann教授的纪念,表彰获奖者个人在其学术生涯的早期就在基础和应用质谱领域获得显著成就,因此该奖项的获得者均为中青年的杰出科学家。strongBiemann奖章自1997年颁布以来共授予了24位科学家,作为2020年的奖项获得者,葛瑛教授既是该奖项自颁布以来的第七位女性科学家,也是该奖项历史上第三位获得此荣誉的华人学者。/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "葛瑛本科毕业于北京大学化学学院,毕业后赴美国康奈尔大学攻读博士学位。她基于top-down的蛋白质组学研究也起始于博士求学期间,彼时她师从Fred W. McLafferty,后者提出了著名的strong麦克拉弗蒂重排反应/strong,也被喻为质谱界泰斗。葛瑛在博士毕业后做出了一个与多数科研学者不同的抉择,她决定先加入美国惠氏制药(后并入辉瑞制药公司)从事药物研发工作,这段工作经历需要她与不同研究领域的工作者合作完成研究内容,也让她切身感受到了交叉学科研究模式的可行性和高效性,更为她日后赴任高校开启交叉学科的研究之路“凿”开了一道光。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "葛瑛团队突破了传统化学、生物学和医学的界限,利用高分辨质谱技术和top-down方法开展蛋白质组学研究,并通过新的方法策略获得了对心脏疾病等病理学研究的新颖洞见。仪器信息网近期采访了这位优秀的女性质谱工作者——威斯康星大学的葛瑛教授,与她进行了深入的交谈,探寻她光环加身的科研成果背后有何奥秘。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 450px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/50b38277-e0d1-4e19-92d0-ffef8ecafdd6.jpg" title="葛瑛.jpg" alt="葛瑛.jpg" width="300" height="450" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em "威斯康辛大学麦迪逊分校细胞与再生生物系及化学系教授 葛瑛/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong以质谱为中心的技术开发/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "翻译后修饰的蛋白质(PTMs)在许多关键细胞中发挥着重要作用,因此对蛋白质组进行全面的分析,对于解释分子作为一个系统如何相互作用,以及了解细胞系统在健康和疾病中的功能至关重要。当前蛋白质组学的质谱分析主要有bottom-up(自下而上)和top-down(自上而下)两种方法,Bottom-up是传统的手段,它将蛋白质的大片段混合物消化/酶解成小片段的肽后再进行分析,是在蛋白质组学的研究中广泛使用的一种质谱技术,但该方式无法取得与PTMs之间相关联系的信息。而Top-down技术则不再需要酶切的过程,可以直接对完整的蛋白——包括翻译后修饰蛋白以及其它一些大片段蛋白测序,而非仅仅针对多肽,这就使得与翻译后修饰相关的信息能最大程度的保存下来。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "基于top-down质谱技术的蛋白质组分析是表征完整蛋白质组的新兴手段,它可以对来自于全细胞或组织裂解液的复杂混合物中的完整蛋白进行快速、灵敏的分析,提供一个系统、定量的蛋白质评估。然而,由于蛋白质组的高度复杂性和动态性,蛋白质组学的分析依然面临着巨大的挑战。比如蛋白质难溶于水、新的蛋白分离纯化方法有待探索以及根据top-down获得的数据来确定蛋白特性和有效翻译后修饰蛋白质的计算机工具十分匮乏等。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "因此葛瑛团队就蛋白质组学分析面临的难题开展了系列研究,首先便是蛋白质溶解度的问题。在蛋白质的分析过程中,为了有效地从细胞或组织中提取蛋白质,提取缓冲液中通常含有表面活性剂,但是传统的表面活性剂与质谱不相容,它们通常存在极大的抑制蛋白质的质谱信号,因此在质谱分析前要先除去表面活性剂。基于此,葛瑛团队创造性地合成了可光降解的表面活性剂Azo,Azo的功能与常规表面活性剂非常相似,但却在表面活性剂分子的中间加入了可以通过简单紫外线照射被破坏的化学键。在进行质谱分析之前,可以通过暴露于光来裂解键,这样Azo就会分裂,仅留下蛋白质分子。葛瑛说到:“Azo能够对整个蛋白质进行有效的质谱分析,开辟了研究膜蛋白质的新道路。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "其次,针对完整蛋白质色谱分离法并不完善的问题,葛瑛团队发展了一种新型的多维色谱法——在线HIC/MS(疏水性相互作用色谱质谱)分析方法,用于在非变性模式下高分辨率分离完整蛋白,展示了该方法在Top-Dwon蛋白质组分析的潜力。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "不仅如此,针对难以使用质谱检测低丰度蛋白质等难题,葛瑛团队研发了新型纳米材料用于富集蛋白质,实现了利用top-down质谱法富集、鉴定、定量和表征完整的磷酸化蛋白。近日,葛瑛教授团队和威斯康星大学麦迪逊分校化学系金松教授团队合作的研究成果发表于自然子刊《自然· 通讯》,团队开发了基于纳米材料的蛋白质组学新方法,将功能化的超顺磁性纳米颗粒(NPs)与自上而下蛋白组学质谱分析结合,在有效地从血清中富集心脏肌钙蛋白I(cTnI)(cTnI是一种心脏疾病的生物标志物)的同时也能很好的去除血清白蛋白。该研究成果将在蛋白组学研究上得到广泛的应用,有助于揭示cTnI的分子指纹图谱,便于精准医疗研究。a href="https://www.nature.com/articles/s41467-020-17643-1" target="_blank" style="color: rgb(0, 32, 96) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 32, 96) "(原文链接:《Nanoproteomics enables proteoform-resolved analysis of low-abundance proteins in human serumspan style="color: rgb(0, 32, 96) text-indent: 2em "》)/span/span/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "此外,对于top-down数据分析工具开发不足的问题,其团队开发了综合软件工具MASH Explorer软件,实现了不同质谱厂商的数据统一分析,并结合了多种用于反卷积和数据库搜索的算法,以进一步推动top-down蛋白质组学在生物医学研究中的发展。span style="color: rgb(0, 32, 96) "(软件免费下载 /spana href="https://labs.wisc.edu/gelab/MASH_Explorer/index.htm" target="_blank" style="color: rgb(0, 32, 96) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 32, 96) "https://labs.wisc.edu/gelab/MASH_Explorer/index.htm/span/aspan style="color: rgb(0, 32, 96) ")/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "在不断钻研的基础上,葛瑛团队进一步将其开发的方法应用于生物医学等问题的研究上,比如在正常和患病条件下建立心脏肌丝蛋白修饰的图谱,探究其调节心脏和骨骼肌收缩力的功能结果,以及利用蛋白质组学和代谢组学等综合研究方法评估干细胞疗法治疗心力衰竭的功效,并了解心脏再生过程中的信号传导机制。她在心脏生物学领域取得了重要发现,例如,其团队确定了心肌肌钙蛋白I的磷酸化和肌动蛋白同工型转换是慢性心力衰竭的潜在生物标记。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong跨界要知己知彼/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "从上文不难看出,葛瑛的研究内容不仅跨越了化学、生物学和医学的传统界限,更创造性地将其在生物化学方面的专业知识与医学相结合,获得了对心脏疾病等病理学研究的新颖见解。“科学界越来越多的人认识到,一个领域内真正的突破,很多时候来自于这个领域之外,来自于其它领域科学家的研究成果。也就是人们经常所说的‘跨界’研究。” 葛瑛说道:“从另外一个‘视角’去解决问题,往往能得出意想不到的结果。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "交叉学科很热门,但研究难度也不小。如何克服跨领域探索的挑战?笔者向葛瑛抛去这个问题。结合其自身的经历,在跨领域的学习过程中葛瑛一直积极地、努力地保持着好奇心,在不同的专业领域积蓄知识和力量。葛瑛表示:“随着长期对一个研究方向的不断深入,自然需要不断扩展,我当时进行跨界研究的契机是在加入麦迪逊医学院组建蛋白质中心后,开始有很多机会与生物学家以及医生合作,这就需要我去学习更多的知识,包括阅读其他领域的文献,跨领域沟通研究等等。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "“另外,想要真正深入了解一个科研领域,也必须要找到对应的‘圈子’,并且要知己知彼。”葛瑛分享了一段故事:“当我准备利用系统生物学方法深入了解心脏病等研究时,我阅读了上千篇心脏医学的文章,去参加该领域的学术研讨会,不断地扩充我的知识,有一次在一场心脏学会研讨会上,我遇见该领域的一位‘大伽’,并主动上前与他交谈,过程中他提到看过我发表的关于心肌钙蛋白的文章,对我赞誉很高,借那次机会,他推荐了多位医学领域的学者给我认识,也为我后来进行跨界研究提供了资源和平台。这是我认为很重要的一点,跨界,你必须要知己知彼。当然我很幸运能够得到多个领域(质谱,蛋白质组学,色谱 和 心脏学会)的前辈和朋友们的大力支持, 非常感激。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "对科学研究来说,跨界是必然的,而当跨界研究的时候找到一个突破口也十分必要。葛瑛的团队是多元化的,既有生物学、化学方向的学生,也有医学方向的学生。围绕课题组的两大主要方向,技术开发和生物医学研究,化学系的学生以发展技术为中心,最终落地到应用上,而生物系的学生以研究一种疾病为中心展开课题。此外,课题组实验室的设置也同样多元化,一层楼里有化学实验室、生物工程实验室和临床实验室,这样的环境也为组内的学生提供了跨界沟通、交流和合作的机会与平台。“我们实验室已经不是单纯的化学实验室或生物实验室,某种意义上我们可以称为‘交叉研究中心’。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "采访的最后,葛瑛也表示,不管从事的是化学研究还是生物学研究,最终都是想要解决生命科学的问题,因此质谱技术也好,生物医学应用也好,团队都希望能更好地实现精准医学,最终造福人类。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "br//pp style="text-align: right text-indent: 2em line-height: 1.75em "采访编辑:万鑫/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "后记:/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "当下时代的科学研究已经不仅仅需要培养“标准型人才”,更多的创新成果和研究领域的成长点都发生在领域的边缘或几个不同领域的交界处,因此,越来越需要像葛瑛这样掌握各种知识的研究学者。与此同时,科研学者如果能够自由发挥,把自己培养成“非标准型人才”,也许更利于将来的创新研究。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family:楷体, 楷体_GB2312, SimKai"点击图片了解葛瑛团队更多内容:a href="https://labs.wisc.edu/gelab/" target="_blank" style="color: rgb(0, 32, 96) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 32, 96) "https://labs.wisc.edu/gelab//span/a/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family:楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="text-align: center"a href="https://labs.wisc.edu/gelab/" target="_blank"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/a7c8ff9b-cf8b-40b8-bcf2-b2a9d68a1b5a.jpg" title="葛瑛团队.jpg" alt="葛瑛团队.jpg"//a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family:楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/spanbr//p
  • 原子光谱新风向标--基于ICPMS的单细胞水平金属组学研究
    “海上丝绸之路的起点”福建泉州,于2018年9月20-23日举办了一场学术盛宴--第五届全国原子光谱及相关技术学术会议,吸引了300多位专家参与。迄今为止该会议已连续成功举办四届。珀金埃尔默作为重要的合作伙伴以及科学仪器及解决方案供应商,今年携高分辨单颗粒单细胞ICPMS技术及覆盖生命科学技术解决方案,盛装参与了此次会议。 本次会议特别邀请了原子光谱领域的知名专家做大会报告,珀金埃尔默的市场部开发经理张薇受邀做了题为“单细胞水平探寻金属元素的药理毒理学意义”的专题报告,她介绍了目前前沿的科研热点—基于单细胞水平进行组学研究,包括单细胞基因组学、单细胞转录组学、单细胞蛋白组学及单细胞代谢组学等。金属组学是继基因组学、蛋白质组学、代谢组学之后,于2002年逐渐发展起来的一门研究生命体内金属元素的化学性质及生物功能的综合学科,横跨分析化学、生物无机化学、环境生态学、药物化学、药理学及毒理学等等各个领域。PerkinElmer结合目前先进的技术,从单细胞水平金属元素分析及分子/细胞影像,为您提供单细胞水平金属组学解决方案。 报告课件下载:https://www.instrument.com.cn/netshow/sh100168/down_896030.htm“单细胞水平探寻金属元素的药理毒理学意义”报告部分截图21号上午大会报告结束后,为与参会代表进行深入交流,珀金埃尔默举办了午餐会研讨会,我们一起边吃边聊。分别由珀金埃尔默亚太区无机产品经理朱敏带来的题为“高分辨单细胞ICP-MS技术应用”的报告,他介绍了PerkinElmer 公司极力倡导的单颗粒、单细胞ICP-MS(single particle-ICPMS)技术被公认为一种定性和定量测定含有特定元素的低浓度的单颗粒最有前途的方法。相对传统的元素监测方法,SP-ICP-MS技术可快速有效并提供更多的信息:它能够测定颗粒尺寸分布、颗粒个数,颗粒内部元素的浓度、颗粒外部溶解出来的元素浓度等,而且能够区分含有不同元素的特定粒子。本次报告重点介绍了单颗粒、单细胞ICP-MS技术的工作原理及典型应用,引起与会代表的广泛兴趣。 报告课件下载:https://www.instrument.com.cn/netshow/sh100168/down_896033.htm“高分辨单细胞ICP-MS技术应用”报告部分截图珀金埃尔默的高级产品专家高光晔老师带来了题为“高性能ICP-OES及其应用” 的报告,他介绍了与普通光谱仪完全不同的高性能电感耦合等离子体发射光谱仪(HP-ICP-OES)仪器类型及其测试方法,可实现相对扩展不确定度优于0.1% 。高性能电感耦合等离子体发射光谱法(HP-ICP-OES),其中一个关键点在于如何校正 ICP-OES仪器测量的漂移,从而降低测量的不确定度,另一个关键点是高性能 ICP-OES 的仪器硬件要求。HP-ICP-OES 可以与传统分析(重量和滴定法)一样进行主量测定和微量测定,通常直接引入到仪器的浓度为10mg/kg,并且干扰元素浓度不足以形成干扰,所以也没有误差。相对传统分析,HP-ICP-OES 的自动化使得增加样品中的分析元素成本几乎不会增加。午餐会结束后,众多参会代表纷纷留下来就报告内容与我们的专家进行了面对面的交流与探讨。 报告课件下载:https://www.instrument.com.cn/netshow/sh100168/down_896031.htm“高性能ICP-OES及其应用” 报告部分截图21号晚上,在珀金埃尔默的晚宴上,珀金埃尔默东区产品经理朱敏为大会祝词,首先感谢了组委会给我们机会参与此次会议,我们也聆听了各专家的的报告,受益匪浅。与客户的亲密接触,倾听了客户的声音,使我们有信心能更好的服务于广大客户,提供满足客户需求的解决方案。他在致辞中还谈到,今年是改革开放40周年,也是珀金埃尔默为中国服务第40周年,PerkinElmer很荣幸成为中国奋勇崛起的见证者和亲历者。今年也是生命科学和分析仪器市场部合并的首年,为生命科学和分析仪器提供了一体化的解决方案,单细胞水平金属组学解决方案就其合并后的成果之一。珀金埃尔默作为一系列新技术和新产品的发明者,感谢客户一直以来对我们的支持,我们将继续发力,帮客户解决越来越多的问题。珀金埃尔默晚宴会议期间,珀金埃尔默展台聚满了前来参观的用户,本次会议携NexION 2000 ICP-MS仪器参展,并展示了高分辨单颗粒单细胞ICPMS技术及覆盖生命科学技术解决方案,同时还有拼手气抽奖活动,珀金埃尔默产品专家与前来咨询的客户进行了很好的交流,就相关问题给予了耐心解答,客户纷纷称赞我们的单细胞水平金属组学解决方案,为他们指明了研究方向。珀金埃尔默展台交流
  • 《高绝缘电阻测量仪(高阻计)》国家校准规范顺利通过审定
    近日,全国电磁计量技术委员会在广西壮族自治区南宁市召开了全国电磁计量技术委员会年会暨国家计量技术规范审定会,来自计量、仪器仪表、电力等行业86个单位的代表200人参加了会议。北京市计量检测科学研究院电磁所张磊、谷扬和王跃佟三位同志参加了此次会议。会上,由北京市计量院作为主起草单位编制的《高绝缘电阻测量仪(高阻计)》国家校准规范顺利通过审定。   由北京计量院作为主起草单位编制的《高绝缘电阻测量仪(高阻计)》国家校准规范,经过起草组成员一年多的认真筹备,多方听取专家意见,顺利通过了专家审定。专家一致认为,起草组广泛征集了全国各个地区高阻计校准工作中存在的问题,特别是针对不同温湿度条件下进行了大量的实验工作,进行归纳汇总后,制定出适用于全国范围内的高绝缘电阻测量仪(高阻计)校准规范。经过与会专家的充分讨论,对高阻计校准规范的编制工作给予了充分肯定,全票通过审定。   电磁所张磊同志作为电磁委员会委员,全程参与了七项计量技术规范审议工作,认真听取规范起草人的报告,对规范报审稿进行了逐条审查,并且提出了宝贵意见。   《高绝缘电阻测量仪(高阻计)》修订工作,结合了全国各个地区的实际使用和工作情况,规范了高阻计的校准项目和方法,澄清了原来检定过程中存在的一些模糊问题,使生产者、试验者有统一的规范可依。会议之余,北京市计量院同志和同行进行专业上交流,了解更多行业动态,为北京市计量院电磁计量工作的发展起到良好推动作用。
  • 超声波细胞破碎机的工作原理【莱恩德新品】
    超声波细胞破碎机,也称为超声细胞破碎仪,其工作原理主要基于超声波在液体中的空化效应。以下是其工作原理的详细解释:    1.电能转换:首先,超声波细胞破碎机将电能通过换能器转换为声能。换能器作为核心部件,能够将电能高效地转换为超声波能量。    2.空化效应:当超声波在液体中传播时,它会在液体中产生空化作用。这种空化作用表现为液体中的微小气泡迅速形成并随后炸裂。这些炸裂的气泡会产生类似小炸弹的能量,形成高强度的剪切力和高频交变水压。    3.细胞破碎:这些高强度的剪切力和高频交变水压作用于细胞壁,使细胞壁受到压力变化而破碎。同时,由于超声波在液体中的剧烈扰动,粒子会产生大的加速度,使它们相互碰撞或与装置壁碰撞而破碎。    4.主要应用:超声波细胞破碎机广泛应用于中药提取、细胞、细菌、病毒组织的破碎等领域。其高效的破碎能力使得这些生物样本的处理更加快速和有效。    此外,超声波细胞破碎仪还有一些其他的特性和功能,例如:   结构特点:超声探头通常采用进口钛合金材质,具有高能效换能器和振幅自动调节功能。这些特性保证了设备的高效性和稳定性。    技术参数:工作频率范围通常为20~25KHz,具有频率自动跟踪功能。设备可储存多套常规程序数据和一套组合程序,工作方式有定时和计数两种。这些参数和功能使得设备更加灵活和易用。    综上所述,超声波细胞破碎机的工作原理主要基于超声波在液体中的空化效应,通过电能转换、空化效应和细胞破碎等步骤实现对生物样本的高效处理。点击此处可了解更多产品详情:超声波细胞破碎机
  • 鸿星尔克900万跨界投资单细胞测序领域
    近日,有消息称鸿星尔克投资了某单细胞测序公司。事实上,是鸿星尔克旗下荣盛投资参与了德运康瑞的1.3亿元人民币A轮融资(荣盛投资跟投900万)。荣盛投资是由鸿星尔克品牌创始人吴荣光创立,专注于投资通过持续支持和投资可以改善人们生活的、具有革命性创新技术的生物医药公司,从而推动生命科学领域的发展。德运康瑞成立于2020年,是一家以“全链条单细胞多组学技术”为支撑的生物科技企业,依托自主创新的“单细胞富集与检测、单细胞测序、单细胞生信分析”平台,提供单细胞全场景应用解决方案。该公司通过创新上游方法学,成功突破了现有以10x Genomics和BD为代表的国际单细胞测序技术的泊松分布原理限制,有望打破国外技术的垄断局面,并助力这种精准医疗的颠覆性技术早日应用于科研、生物制药和临床等领域。该轮融资将用于加速公司多款单细胞测序技术平台(Paired-seq,Digital-seq,和Well-paired-seq)的深度研发与商业化推广落地,并通过在肿瘤、优生优育、以及生物制药领域的合作,持续挖掘基于单细胞技术的精准医疗应用潜力。德运康瑞创始人杨朝勇教授是全球最早参与开发单细胞测序核心技术和元器件的资深专家之一。杨朝勇表示:“在世界前沿科技领域,靠简单模仿国外技术的策略,往往难于获得持续发展动力并在国际竞争中立足,尤其在中国企业走向国际化和资本市场的过程中,也会面临专利上的挑战和各种风险。坚持自主创新发展模式,才有望实现中国在关键技术领域解决“卡脖子”问题,并实现超越。”德运康瑞CEO李嘉成表示:“非常感谢投资人对德运康瑞的认可和信心。本次融资后,会加大公司单细胞测序技术研发与商业运营上的投入,加快在不同应用领域的合作,推进单细胞技术在包括临床在内的不同应用场景上的数据积累。我们也即将在苏州工厂生产体系认证完成后,先期启动RareCaSt单细胞富集与检测产品的临床报证。公司还将陆续在主要中心城市建立实验室,创新性地开展一系列前所未有的基于单细胞的精准医疗应用探索,而此类用中国智慧造福人类健康的引领性工作,也是很多临床专家非常期待的事情。”单细胞测序作为可以高效检测不同细胞中基因异质性表达的工具,未来在疾病精准研究与治疗方面将具有十分广阔的应用前景。单细胞测序技术可以用于癌症、辅助生殖以及免疫学等领域,如研究癌症起因和治疗、检测胚胎是否携带遗传缺陷的基因、精确检测单个免疫细胞的遗传物质及理解机体复杂的免疫机制等。鸿星尔克投资集团选择投资单细胞测序公司,说明十分看好单细胞测序未来的发展前景和利润空间。BCC Research的一项分析报告指出,2014年全球单细胞分析(Single-cell Analysis)的市场达5.4亿美金,预测将从2015年的6.3亿美金增长到2020年的16亿美金,复合增长率达21%。鸿星尔克投资旗下荣盛投资表示:“我们非常看好德运康瑞在单细胞测序领域的前景,其单细胞测序技术平台是国内少有的从源头创新实现突破,拥有自主专利,打破国外垄断局面并有机会实现赶超。非常荣幸能跟杨朝勇教授和李嘉成总经理为首的德运团队合作,将持续支持德运康瑞打造成为单细胞技术平台型公司,引领单细胞技术向临床市场迈进。”
  • 低压直流细胞电穿孔微流芯片系统
    成果名称低压直流细胞电穿孔微流芯片系统单位名称北京大学联系人马靖联系邮箱mj@labpku.com成果成熟度□研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产成果简介:电穿孔(电转染)是一种利用外加电场击穿细胞膜,使平时不能穿透细胞膜的大分子(核酸、蛋白质、药物等)进入细胞的技术。电穿孔技术已在细胞实验、基因治疗等领域广泛应用。但目前的技术均需要金属电极,金属电极产生的金属离子渗出、气泡等对细胞有不利影响,降低了转染效率。此外,高压脉冲电源的使用使得目前此类仪器操作复杂、价格居高不下。这些都大大限制了电穿孔技术的广泛应用。针对上述问题,北京大学工学院熊春阳课题组采用微流芯片技术,实现一种不需要微电极,仅利用简单低压直流电源即可实现的细胞电穿孔技术。这一技术将大大降低仪器制造成本,简化操作流程,并可以进一步发展为高通量、高效率的细胞电转染系统。2009年,熊春阳副教授申请的&ldquo 低压直流细胞电穿孔微流芯片系统&rdquo 项目得到了第二期&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金的支持。课题组利用微流体中因尺度效应而产生的层流,用高电导率的液体来代替电极,将细胞悬浮液通过流动聚焦技术夹在高电导率溶液之间,形成三个平行流动的稳定流层。通过将电极与两侧的高电导率溶液相连,再与直流电源相连,电压会大部分施加在中间电阻较大的细胞流层。由于微流尺度较小,即使很低的电压都可产生较大的场强,从而可以实现细胞电穿孔。这项工作在基金的支持下得以顺利的推进,通过相关设备的购置和实验测试,课题组完成了微流控芯片的设计和加工、液体导电层的引入、不同类型细胞电转染参数的优化等工作。该项目目前已经顺利结题,相关成果已经申请中国专利,正在申请国际专利。应用前景:该项目实现一种不需要微电极,仅利用简单低压直流电源即可实现的细胞电穿孔技术。这一技术将大大降低仪器制造成本,简化操作流程,并可以进一步发展为高通量、高效率的细胞电转染系统。由于课题组具有完全的自主知识产权,这一工作可以打破目前国外同类仪器建立的技术壁垒,具备较强的市场推广前景。
  • 科普干细胞填充技术,揭秘干细胞抗衰原理
    你可能经常能够在耳边听到别说干细胞,干细胞是一个什么样的概率,是个什么东西你真的了解吗?今天小编就带你来深入了解我们常说的:干细胞!什么是干细胞?干细胞是一类具有无限的或者永生的自我更新能力的细胞、能够产生至少一种类型的、高度分化的子代细胞,干细胞(stem cell,SC)的“干",译自英文“stem”,意为“茎干”,“干”和"起源”。干细胞群的功能即为控制和维持细胞的再生。 一般来说,在干细胞和其终末分化的子代细胞之间存在着被称为“定向祖细胞”的中间祖细胞群,它们具有有限的扩增能力和限制性分化潜能。这些细胞群的功能是增加干细胞每次分裂后产生的分化细胞的数量。干细胞是具有多向分化潜能、自我更新能力的细胞,是处于细胞系起源顶端的最原始细胞,在体内能够分化产生某种特定组织类型的细胞。干细胞与衰老的关系构成人体的200余种细胞中,大部分为终末分化细胞,高度分化使其失去了再分裂的能力,最终会衰老、死亡;但同时机体也保留了一部分未分化的原始细胞,即干细胞。这些细胞在特定条件下或者产生新的干细胞,或者按一定的程序分化形成新的功能细胞,从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡,当衰退的进程大于再生长的能力时表现为衰老;如果细胞再生能力更强,那么组织衰老的进程将被延缓甚至阻断。 干细胞的功能、特点使得其在创伤修复、神经再生和抗衰老等临床医学领域具有广阔应用前景。已有研究证明,干细胞在心血管疾病、代谢病、帕金森氏综合征、肝硬化、白血病等多种疾病的治疗中疗效显著;而干细胞抗衰老更是《Science》杂志评选出的1999年度10大科学进展之一,由此引发的“再生医学”革命不容小觑。可想而知,干细胞抗衰老效应的发挥取决于是否能够动员足够数量的理想的干细胞。 干细胞美容应用延缓衰老、永葆青春,自古以来就是人类不懈追求的目标,美容行业所说的抗衰老是以形体形象为主,祛皱、提拉等项目都属于抗衰项目,延缓肌肤衰老!尚恩控股集团联合国内外医美领域专家,对干细胞美容应用展开深入研究,干细胞美容抗衰老是目前临床上的主要应用,主要通过对自体干细胞进行体外培养、扩增、纯化,再移植到人体指定部位,激活皮肤干细胞的再生和修复,降低细胞老化速率,增强肌肤内部支撑结构,从而达到除皱、祛疤、减肥、丰胸等效果,医佳颜活性因子抗衰便是运用了干细胞再生特性,对面部凹陷进行再生填充,修饰面部脸型,起到紧致提拉祛皱的美容抗衰功能。
  • 电阻为零的超导微处理器问世 能效高出半导体同类产品八十倍
    根据最近的一项估计,目前数据中心的耗能已高达全球电力的2%,这一数字在10年内有望攀升到8%。为逆转这种趋势,科学家们正考虑以全新的方式简化数据中心的微处理器。日本研究人员将这一想法发挥到了极致,创建了一种电阻为零的超导微处理器。基于AQFP的MANA微处理器。图片来源:IEEE频谱网站《IEEE固态电路》杂志报道,这种超导微处理器可为更高能效的计算能力提供潜在的解决方案,但新设计目前需要低于10开尔文(或—263℃)的超冷温度。研究人员创建的这种绝热超导微处理器,从原理上讲,在计算过程中不会从系统中获得或损失能量。这个新的微处理器原型称为MANA(单绝热集成体系结构),是世界上第一个绝热超导体微处理器。它由超导铌组成,并依赖于称为绝热量子通量参量电子(AQFP)的硬件组件。每个AQFP由几个快速作用的约瑟夫森结开关组成,这些结开关只需很少的能量即可支持超导体电子设备。MANA微处理器总共由2万多个约瑟夫森结(或1万多个AQFP)组成。研究人员解释说,用于构建微处理器的AQFP已经过优化,可以绝热运行,从而可在相对低的时钟频率(高达10GHz左右)下恢复从电源中汲取的能量。与传统超导电子产品数百吉赫兹的运行频率相比,这个数字要低得多。但这并不意味着MANA达到了10GHz的速度。实验显示,MANA的数据处理部分可在高达2.5GHz的时钟频率下运行,这使其与当今的计算技术相当。这种铌基微处理器的入门价格取决于低温和将系统冷却至超导温度的能源成本。不过,即使将冷却成本计算在内,与最先进的半导体电子设备(如7纳米鳍式场效应晶体管)相比,AQFP的能源效率仍然高出约80倍。由于MANA微处理器需要液氦水平的低温,因此它更适合于使用低温冷却系统的大规模计算基础架构,例如数据中心和超级计算机。
  • 单细胞ICP-MS的原理及癌症相关应用
    上次我们介绍了单颗粒ICP-MS 的原理,可以高分辨的检测到每个小至纳米尺寸的颗粒中的元素类型,颗粒尺寸,并可以统计样品中纳米颗粒的粒径分布。每个纳米颗粒产生一个脉冲峰,所得信号的强度同颗粒尺寸相关,脉冲数与颗粒浓度相关。这种技术基于超快速扫描时间的四级杆质量分析器,目前已经可以达到10μs 的采样时间,1 秒钟就能采集多达100000 个数据点。利用单颗粒ICP-MS的快速采样时间的技术,搭配专用的进样系统,就可以分析每个细胞中的金属含量,称为单细胞ICP-MS。细胞逐个进入等离子体,被电离,内部金属产生的离子云被ICP-MS 检测。在单细胞ICP-MS 分析中,每个细胞被看做是一个单独的个体或粒子,可以产生自己的离子云。准确地定量单个细胞的金属含量,可以更好的理解单个细胞对金属和/或含金属纳米颗粒的吸收和清除机制,含金属药物与细胞相互作用的机制,以及营养物质在细胞群中的分布。传统的测量细胞中金属含量的方法使用名义质量浓度,即假设金属在细胞间的分布是相等的,从而忽略了在单细胞水平上金属分布和变化的重要信息。使用单细胞ICP-MS,我们可以获得以下信息每个细胞的金属含量细胞群的金属含量分布含有金属或纳米颗粒的细胞浓度每个细胞的纳米颗粒数量将纳米颗粒设计为同时携带药物和成像探针的模式,以便同时检测和治疗癌症。还可将其设计为专门针对机体病变组织和细胞的模式。纳米颗粒相对传统小分子药物,具备以下优势(i)延长体内循环时间;(ii)减少非特异性细胞摄取、意外偏离目标和副作用;以及(iii)通过特定癌细胞靶向部分来提高细胞相互作用。很多基于纳米粒子的癌症疗法已获准在临床上使用和/ 或目前正在开发中。金纳米颗粒AuNP制备柠檬酸盐稳定剂的50 nmAuNP,并聚乙二醇化。癌细胞人类T24 膀胱癌细胞。在组织培养处理过的培养皿上采用McCoy 5A 培养基(补充10% FBS),将细胞培养为单层细胞。摄入实验以每孔一百万个细胞的密度接种T24 癌细胞,并在37 ℃(5% CO2)的温度下培养24 小时,以确保细胞粘附在培养皿表面。然后,在浓度为0.4nM AuNP 的McCoy 5A 培养基(补充10% FBS)中,让细胞和50 nm聚乙二醇化的AuNP 接触4 小时。形成最终浓度为100,000 个细胞/mL 的单细胞悬浮液。结论结果表明,每个细胞吸收的AuNP 分布并不均匀,特定细胞群内的某些细胞比其他细胞明显摄取更多AuNP。SC-ICP-MS 是一个强大的分析工具,可在单个细胞水平上量化元素浓度和纳米粒子的分布。这项技术在单细胞基础上,具有提供的纳米粒子-细胞相互作用差异新见解的潜力。扫描二维码,即可下载珀金埃尔默使用单细胞ICP-MS 法定量癌症细胞对金纳米粒子的摄取率应用报告。
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