高通量單細胞器官功能測量納米水凝膠3D培養(yǎng)系統(tǒng)是個可以模擬心肌細胞生理形狀以及器官組織剛性的全自動測量單細胞牽引力的高通量平臺。高通量單細胞功能檢測系統(tǒng)（興奮收縮偶聯(lián)，納米熒光信號）是全自動高通量測量容易量化細胞運動。能夠從細胞微觀水平到組織宏觀水平評估各種各樣的運動范圍、細胞運動軌跡、單個細胞力、硬度及離子濃度，如一個孔內(nèi)一個小時測200個以上單細胞的收縮和離子濃度快速變化（如鈣瞬變）。高通量細胞張力度、離子通道、同步測量細胞及組織的檢測真正意義上實現(xiàn)了單個心肌細胞的功能性檢測。

關(guān)鍵詞：細胞力學(xué)，收縮力，興奮耦聯(lián)，單細胞，水凝膠，類器官 ，鈣瞬變，細胞力快速檢測，細胞貼壁，心肌細胞測試，可控硬度培養(yǎng)皿

測量對象：癌細胞、斑馬魚、Sperm、菌落、貼壁細胞（如：急性分離地成年小鼠細胞，乳鼠細胞、成年大鼠的心肌細胞、骨骼肌細胞、 神經(jīng)元干細胞及人源干細胞）

                     系統(tǒng)架構(gòu)圖

優(yōu)勢

1、得到精準(zhǔn)的細胞信息數(shù)據(jù)。

高通量單細胞器官功能測量納米水凝膠3D培養(yǎng)系統(tǒng)在確定藥物或化合物對收縮、松弛或收縮和松弛的精確影響等方面，以提供更精確的分析數(shù)據(jù)。如模擬心肌細胞生理形狀以及器官組織剛性環(huán)境進行測量。不光測量細胞的收縮和舒張的速度、縮短長度（位移）、收縮松弛持續(xù)時間、收縮的同步性、收縮的傳播、收縮方向的方向。檢測收縮和松弛，以檢測其他系統(tǒng)可能忽略的節(jié)拍輪廓的細微差異。例如，如果場電位持續(xù)時間被藥物或化合物修改。

2、節(jié)約大量細胞材料。

把不同孔做為不同的實驗處理。高通量單細胞器官功能測量納米水凝膠3D培養(yǎng)系統(tǒng)全自動設(shè)計，同一個細胞不同的處理或者不同時間點進行測試。單個細胞就是獨立的測試對象。批量檢測單個細胞的指標(biāo)。不同孔可以檢測不同條件下單個細胞的指標(biāo)。信息量巨大，節(jié)約大量耗材及時間成本。

3.研究軟件檢測和分析細胞行為從細胞內(nèi)水平到組織水平。

3.1它可以在亞微米水平上檢測和量化細胞運動，使研究人員能夠以目標(biāo)大小和時間間隔可視化和分析目標(biāo)細胞的精細運動

3.2通過軌跡分析選擇跟蹤區(qū)域和運動方向。軟件可以量化遷移單元的速度或距離。軟件中的頻率分析可以分析細胞運動的頻率。

4、同步測量細胞的力學(xué)及離子通道等指標(biāo)。測試對象廣泛：從單個細胞、組織到斑馬魚等模型。

5、自動識別單元及選取所需測量的區(qū)域及細胞。

利用機器學(xué)習(xí)，軟件可以自動識別細胞。這是通過在軟件中識別目標(biāo)單元，然后在軟件中“注冊"它們來實現(xiàn)的。設(shè)置完成后，該軟件還可以設(shè)置為自動查找圖像區(qū)域中高于6000個對象目標(biāo)單元。該系統(tǒng)可以同時搜索多個單元，以加快自動識別的速度。

6、心臟模型軟件功能

心臟模型具有許多分析心肌細胞跳動運動的專門功能。圖形輸出包括收縮、舒張、傳播和等時線圖，用于可視化檢測心臟細胞異常以及細胞和子細胞運動。如：斑馬魚心臟高速熒光成像

功能描述

1、心肌細胞

采用超速成像納米水凝膠技術(shù)，保證藥物一定濃度水平下批量測心肌細胞的力學(xué)指標(biāo)和鈣瞬變。測細胞收縮的速度和細胞力度、細胞大小、面積、真正產(chǎn)生的功率，收縮時的角度x軸y軸，產(chǎn)生的速度差和力差等，并且可以模擬器官硬度。通過軌跡分析選擇跟蹤區(qū)域和運動方向。軟件對遷移單元的速度或距離進行量化。可以分析細胞運動的頻率。細胞跟蹤檢測軌跡并提供定量數(shù)據(jù)跟蹤功能還可以分析面積、周長和圓度等參數(shù)，使軟件能夠跟蹤形狀變化，例如體外心肌細胞。

2、細胞遷移和精子運動軌跡

跟蹤函數(shù)檢測細胞軌跡，并可以計算定量數(shù)據(jù)，例如：作為軌跡（xy圖表），距離和速度。這使得系統(tǒng)具有檢測和測量功能，例如細胞遷移和精子運動的軌跡。

3、動態(tài)跟蹤可以分析細胞增殖的變化，如菌落形成。

4、人iPS細胞衍生神經(jīng)細胞的細胞活力測定：

可以測量神經(jīng)元的運動。神經(jīng)元運動的功率譜密度（PSD）可用于準(zhǔn)確預(yù)測細胞死亡。PSD表示一個單元在頻域中的運動強度。神經(jīng)元培養(yǎng)的PSD比傳統(tǒng)的生存能力測量更精確地預(yù)測細胞死亡。

5、核跟蹤特征可用于分析癌細胞遷移

6、斑馬魚幼體血液流動的監(jiān)測：根據(jù)血流量隨著發(fā)育而增加，具有量化血液中細微差異的能力

7、高通量單個細胞或多個細胞鈣離子成像（鈣火花/鈣波）。如以鈣離子為例，采用多種激光模式及染料：單激發(fā)單發(fā)射、雙激發(fā)單發(fā)射、單發(fā)射雙激發(fā)。

能夠從細胞微觀水平到組織宏觀水平評估各種各樣的運動范圍、細胞運動軌跡、單個細胞力、硬度及離子濃度，如一個孔內(nèi)一個小時測200個以上單細胞的收縮和離子濃度快速變化（如鈣瞬變）。高通量細胞張力度、離子通道、同步測量細胞及組織的檢測真正意義上實現(xiàn)了單個心肌細胞的功能性檢測。

測量對象：癌細胞、斑馬魚、Sperm、菌落、貼壁細胞（如：急性分離地成年小鼠細胞，乳鼠細胞、成年大鼠的心肌細胞、骨骼肌細胞、 神經(jīng)元干細胞及人源干細胞）