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高内涵筛选分析与多维图像处理系统

发布日期:2025-12-18 15:13 阅读次数:

仪器名称

高内涵筛选分析与多维图像处理系统

放置地点

德胜楼807

负责人

杨倩

仪器生产厂家及型号

Revvity/Operetta CLS

仪器研究方向

类器官研究、毒理实验

 

 

仪器主要功能用途及参数

核心功能: 首先利用自动化荧光显微成像系统对培养于多孔板中的细胞或组织样品进行快速、高分辨率的多通道图像采集;然后通过专用的图像分析软件,对获取的海量图像进行单细胞水平的定量分析,通过测量细胞的形态、数量、荧光强度及蛋白定位等数十种参数,来精确解析复杂的细胞表型与功能。

主要用途: 应用于细胞水平的定性观察与精确定量统计分析。具体包括药物筛选(药效与毒性评估)、基础细胞生物学(细胞周期、凋亡、自噬等信号通路研究)、癌症生物学(肿瘤球与类器官分析)、免疫学(宿主-病原体相互作用)、神经科学(神经元形态分析)及干细胞研究(分化与重编程)等前沿领域。

核心参数:

成像模式: 具备宽场、明场、转盘共聚焦及无标记成像四种模式。

核心硬件: 配备高灵敏度sCMOS相机、8色LED固态光源,及最高63倍的高数值孔径水镜。

三维能力: 具备Z轴层扫及专业的3D图像重建与定量分析功能,可计算类器官的体积、厚度等参数。

活细胞支持: 集成培养箱式活细胞培养系统,并配备全自动水镜补水系统,支持长期动态观测。

智能分析: 软件具备AI自学习细胞分类功能,并集成高级多维图像分析模块(如Imaris)。

测试内容及领域

核心测试内容:在细胞与亚细胞水平上,对多种生物学表型和功能进行高通量、多参数的定性与定量分析。

常见测试类型和项目:

细胞表型定量分析:对细胞的形态、数量、大小、强度等数十种参数进行自动化定量统计。

细胞功能与活性检测:分析细胞增殖、凋亡、自噬、细胞周期、信号转导等关键生命活动。

复杂结构与相互作用研究:解析3D微球/类器官结构、神经突触连接、蛋白质共定位等。

主要应用领域

药物研发与筛选:高通量药物筛选、药物作用机制(MOA)研究、细胞毒性评估、抗体药物内化分析。

肿瘤生物学研究:肿瘤细胞增殖与迁移、3D肿瘤球药物渗透与疗效评估、肿瘤异质性分析。

免疫学与感染学: 宿主-病原体相互作用、免疫细胞吞噬与杀伤功能分析、疫苗研发佐证。

干细胞与再生医学: 干细胞多能性鉴定、定向分化过程监测、类器官形成与表型分析。

神经科学:神经元形态与复杂度分析、神经突触生长与退行性病变研究、神经毒性评估。

注意事项(仪器使用和样品制备)

一、仪器预约与使用

1. 操作资格与培训

操作者必须经过设施管理员的系统性正规培训,并通过理论与实操考核,获得独立操作资格。

2. 提前预约与沟通

预约:严格按照实验室管理系统提前预约,并严格遵守时间安排。

沟通:预约时需详细说明实验关键信息,包括细胞类型、培养板规格、荧光染料/探针种类、实验目的(如活细胞长时间成像、3D球扫描、固定细胞染色等),以便管理员确认实验方案与仪器配置的兼容性。

3. 开机前检查

环境系统检查:确认仪器内置的CO₂气源压力充足、温度控制器工作正常。若进行活细胞实验,需提前开启系统预热与气体平衡。

核心组件检查:确认物镜转盘、滤光片转轮、自动进样器等运动部件运行顺畅,无异常声响。

4. 方法确认

严禁随意修改他人或经过验证的标准实验方法。上机前务必确认所调用成像方法的参数(如物镜倍数、曝光时间、荧光通道、Z轴层扫设置、共聚焦模式等)适用于当前样品,避免因激光功率过高或曝光时间过长导致细胞光漂白或信号饱和。建议使用自己创建并优化保存的方法。

5. 实时监控与数据管理

实时监控:运行实验过程中,需密切观察图像质量、对焦稳定性、细胞状态(活细胞实验) 等。发现图像失焦、信号异常或细胞形态剧变等问题,应立即暂停并查找原因。

数据与卫生:实验结束后,及时将海量图像数据转移至指定存储位置进行备份和分析。清理实验台面,取走自己的样品和废弃物,并用适当清洁剂(如70%乙醇)擦拭载物台,保持仪器周围环境整洁。

二、 样品制备注意事项

1、样品本身

细胞状态与相容性:确保细胞处于良好的生长状态,无支原体污染。细胞种类及所使用的培养板、培养基必须与仪器载物台、物镜及活细胞培养系统兼容。例如,使用高倍水镜时,需确认培养板底板符合要求。

浓度与密度适中:细胞铺板密度需均匀且适中。密度过高会导致细胞重叠,影响单细胞分析;密度过低则统计显著性差,且可能影响细胞正常生长与信号传递。

2. 荧光标记

探针/染料选择与兼容性:所选荧光染料或荧光蛋白的激发/发射光谱必须与仪器配置的激光器和滤光片波段匹配。避免光谱串色,必要时进行光谱 unmixing。

染色浓度与毒性:优化荧光探针的工作浓度。浓度过高可能导致荧光淬灭或细胞毒性,影响活细胞实验结果;浓度过低则信号强度不足。对于多色标记,需确认不同染料之间无化学反应干扰。

设置对照:必须设置未染色对照、单阳对照等,以用于准确设定成像参数和后续分析的阈值。

3. 洁净度与无菌

样品洁净度:确保培养板底板外表面洁净、无指纹、灰尘、液体或结晶,以免严重影响图像质量和自动对焦。

无菌操作:对于活细胞长时间成像,整个制备过程需保持无菌操作,防止微生物污染导致实验失败。

4. 前处理过程

固定与透化:若为固定细胞实验,固定剂(如多聚甲醛)的浓度和作用时间需优化,以充分固定细胞同时避免过度交联影响抗原表位。透化剂(如Triton X-100)的使用也需优化,以平衡膜通透性与细胞结构的保持。

封闭与抗体孵育:使用合适的封闭剂(如BSA)以减少非特异性结合。抗体孵育浓度、时间和温度需经过验证,确保信号特异且强劲。

5. 上机前准备

清晰标识:培养板必须有清晰、唯一的标识,并在软件序列设置中准确记录板架号和实验组别,防止数据混淆。

板盖密封:对于长时间活细胞实验,需使用透气的密封膜,既防止蒸发和污染,又保证气体交换。对于固定细胞样品,可密封板盖以防溶液挥发。

主要配件及拓展功能

数据分析工作站(多维图像分析工作站)

仪器操作指引

1. 开启 Opera 与 Harmony

1.1 打开电源开关:依次为电脑、 Opera 主机;

1.2 进入 Window, 用户名:Harmony, 密码:Harmony;

1.3 双击桌面上的 Harmony 图标;

1.4 用户名:Default 密码:Default 2. 设置拍摄条件2.1 点击“Eject” ,等待主机载物台升起,图标变为“load” ,放入待测细胞板或玻片,点击 Load,载物台载入样品;

2.2 点击操作流程指示区的“Setup” ,设置图像采集条件。

2.3 设置图像荧光/明场通道。

2.4 选择要拍摄的孔与视野。

2.5 设置多层拍摄(如需要三维图像),注:可使用此功能寻找合适聚焦高度(Height)。

2.6 点击“save”存储实验条件,命名实验名称,点击“OK”,保存成功。 3. 图像采集与图像保存

3.1 点击操作流程指示区的“Run Experiment”

3.2 (可忽略步骤) 输入细胞板的药物浓度或细胞类型等信息

3.3 手动键入 Plate name ,点击 “Start”开始拍摄。

3.4 拍摄完毕 tiff 格式会自动保存在数据库 Measurement。

3.5 在图片上点鼠标右键,“Save Image”可保存图片为 JPG 或 PNG 格式.

3.6 多图显示:在位置选择区,鼠标选取要显示的孔和视野(蓝色变橙色),点

击右键,选择六中显示方式的任意一种。

4.整理

退出工作站软件,关闭电脑。整理实验台面,记录仪器使用日志。

 

 

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