来宝网 2014/10/29点击1219次
CalScreener高灵敏微量热法无标记实时多通道细胞能量代谢监测系统
利用活体细胞热流测量监测代谢变化是一个成熟完善的技术。瑞典symcel利用其微量热量检测分析专利技术，发明了业界第一款多通道、高灵敏、无需标记的CalScreener细胞代谢和生物能量实时连续监测分析系统，集高灵敏度和优异的基线稳定性于一身。该系统可以进行包括细胞代谢分析、氧呼吸测定、药物代谢分析、线粒体有氧代谢和糖酵解等功能的细胞代谢和生物能力所有类型的变化。
通过特殊的48孔细胞培养微孔板设计，在测量时临时形成的微环境中，利用无创的专利热传感器同步地实时探测溶解氧和pH值变化，从而快速了解细胞内包括两大能量转换途径（线粒体的有氧代谢和糖酵解）在内的全部能量代谢状态。
产品原理
从能量守恒定律讲，细胞化学反应是一定伴随热量的变化，利用实时监测、分析细胞热谱曲线的变化，实时、连续监测细胞发热功率和生物能量代谢产生热量的变化，并进行实时、连续分析。
该系统一个为科研者提供在天然环境中进行细胞生物能量测量的无标记、实时检测分析工具，可实现对细胞、酵母、细菌生物能量与代谢的微量热进行实时连续数据监测分析， 监测分析代谢过程变化。提供重要的细胞热动力学数据.并可以对物理、化学或生物刺激引起生物过程预期的代谢变化都可进行有效的分析.此外，事实已证明微量热技术是一种灵敏而快速的生物鉴定方法，在癌症研究中可以用其来检测细胞的代谢混乱。
应用领域
1、研究线粒体的功能和代谢机制
线粒体是细胞中极为重要的细胞器。在生命体能量代谢过程中，除一部分能量用于ATP 合成外，其余则以热的形式释出。用CalScreener精密量热计可测量线粒体代谢过程中的热量输出，此方法对研究线粒体的功能和代谢机制具有十分重要的意义.
相关案例：武汉大学目前已经建立了一系列数学模型，用于线粒体热动力学参数的研究。目前已研究了呼吸链阻断剂 、毒物、稀土等对线粒体代谢影响的动力学和热力学特征。朱军成等研究了氯化汞对鲤鱼线粒体的影响，结果显示氯化汞在低浓度下促进线粒体代谢，伴有强烈的解偶联效应，而高浓度完全抑制，磷酸化系统失效。此研究说明氯化汞对线粒体的作用具有浓度依赖性。曹俊岭等研究了人参不同提取部位对大鼠肝脏线粒体的影响，研究结果表明人参不同部位通过对代谢过程中多项指标的影响均可提高线粒体的能量利用率。此研究为微量热技术在中药的活性筛选中的应用提供了较好的佐证。
2、监测细胞的代谢过程，研究产热量与细胞代谢之间的内在联系:
细胞在生长过程中，营养物质氧化会产生能量，并通过代谢最终以热的形式释放出来。灵敏的微量热仪可以通过
监测细胞的代谢过程研究产热量与细胞代谢之间的内在联系。
3.用于研究病理状态下细胞的代谢与正常细胞的异同， 用于疾病的辅助诊断
案例：病变癌症细胞热功率大于正常细胞热功率研究正常细胞和HIV 1 病毒感染的细胞的微量热谱图，发现病毒感染细胞的代谢热明显高于正常细胞。刘欲文等研究了两种细胞分别被不同病毒感染，一种细胞感染后比未感染的代谢热高20 % ，提示为永久感染;而另一种细胞感染后代谢热明显增大，提示为杀细胞性感染，病毒大量繁殖
4.研究药物对细胞代谢的影响:
案例：曹俊岭等用微量热法研究人参皂苷对小鼠脾淋巴细胞的影响，并用MTT 法对实验结果进行验证，两种实验结果基本一致，人参皂苷能增加脾淋巴细胞的生物热活性。目前利用微量热技术对肿瘤细胞等病变细胞的研究是这一领域的热点。
研究癌细胞的代谢产热及药物对其影响，对于研究癌细胞的生长代谢规律和抗癌药物筛选等均有重要意义。
案例：李莉等研究了高温及抗癌药卡莫氟对卵巢癌细胞的影响。利用微量热法测定细胞代谢热的变化，并利用透射电镜观察其形态的变化。通过对宏观及微观两方面的研究表明高温和抗癌药均能使卵巢癌细胞凋亡和坏死，两者具有协同作用。周晖等利用微量热技术研究了高温对肝癌细胞系Bel 7402 代谢热的影响，通过荧光显微镜观察细胞形态学变化，并采用流式细胞术研究凋亡细胞的百分比。结果表明微量热技术可以与其他技术相结合，更有效的说明细胞生长代谢的状态。
5.研究细胞代谢与凋亡过程
微量热技术与透射电镜结合可以研究细胞代谢与凋亡过程，在测定过程中插入电极，如pH 电极和氧电极，可同时测定过程中pH 值和氧浓度的变化
6.细胞呼吸爆发的微量量热研究:
微量量热法为细胞呼吸爆发的研究提供为精确定量测量方法，微量热分析可以绘制生物体生长热谱图，通过建立数学生长模型，可以得到生长速率常数k，最小抑菌浓度MIC，最大发热功率Pm，及总发热量Qtot等一系列热动力学参数，能定性和定量的说明问题。
7.毒理性应用:
CalScreener多通道细胞微量量热仪适用于最常见的实验将包括比较新型化合物与其他已知不同毒理标准的代谢反应.
CalScreener多通道细胞微量量热仪适用于药物研发和代谢研究，并在细胞代谢总体状况监测中提供一个真正的表型反应。CalScreener还可进一步适用于毒理学试验，工艺开发和环境监测。数据获取的无标记原理使得CalScreener适用于更广的细胞科学应用领域。
8、药物研发
CalScreener多通道细胞微量量热仪可被用作不同生物系统的筛选工具。任何类型的培养细胞、酵母和培养细菌均可能使用。CaScreener直接描述测量代谢率的热功率，还可监测合成代谢过程与分解代谢过程。
CalScreener多通道细胞微量量热仪可用于多种代谢率变化的应用类型如化合物筛选、铅物质优化、生物利用度研究、细胞毒性研究、生物制药工艺优化和抗生素研发。
CalScreener多通道细胞微量量热仪可有效地监测由药物引起的生物的生物代谢过程变化。代谢活性变化将引起细胞、组织或生物体的热耗散变化。
此外，应用领域还包括
? 使用微量量热法研究药物对细胞的抑制与保护作用
? 使用微量量热法可检测细胞活性：
? 细胞不同代谢研究：细胞不同代谢类型的热化学研究， 鉴别静息细胞代谢的新方法
? 微量量热法测定细菌生长的热谱
? 微量量热法对细菌最低生长温度的研究
系统亮点
CalScreener多通道细胞微量量热仪是便捷使用先进的微量量热测量监测系统，本设备设计采用的calPlate微滴定板系统合适细胞生长和分析。该CalScreener细胞微量热分析在生命科学领域中具有独特的优势：
1.微量量热法优势：
1.1 在测量中不用添加任何试剂，能直接监测生物体系所固有的代谢过程，不会引入干扰生物体系正常活动和代谢的因素;
1.2 不需要制成透明清澈的溶液，可直接测量离体的组织和悬浮液;
1.3 在微量热实验之后，研究对象没有任何破坏，样品还可以做进一步的分析测试实验研究;
1.4 实时、动态、在线;
1.5 方法灵敏、准确、高通量、普适性好。
2.第一款专为细胞生物学而研制的多通道、纳瓦级 细胞微量量热系统，适用于任何类型的培养细胞、酵母和培养细菌.
3. 性能卓越的温度控制和稳定性
CalScreener多通道细胞微量量热仪系统微量量热检测极限优于50 nW，培养细胞检出孔功率范围也在3～10uW
4.独立于细胞形态的无标记检测
5. 可测量细胞代谢产生的热量，真正的表型应答测量
6.可以细胞代谢和生物能量热量进行实时连续性测量
当前许多现有的细胞生物分析技术依赖于“终点”测量，其中的数据为点数据，如报告基因检测。calScreener采集连续的数据流，以促进动力学行为研究，比如细胞生长或者凋亡。连续读出方式更容易找到感兴趣的时间点用来测量细胞活动。
7.无需通路和具体目标功能的先验知识
8.无需了解通路相互作用，便可同时测量协多元化合物的协同效应
系统组成部分
1、热电偶传感控制系统模块
2、48孔标准板calplate样品恒温槽
calplate样品容器池是为保证calScreener系统性能正确而量身定制的耗材系列，作为样本容器，
calPlate设计符合标准的微量滴定板格式。系统先进的标准化设计风格很适合细胞生长与热量测量的两者需求。
calPlate系统不仅使用方便、节约成本，而且同时可最大限度地减少环境负荷。
calplate样品容器池适合粘壁细胞测试如肌肉、脂肪、肾脏、卵巢、肝脏等粘壁细胞。
48孔格式可同时对32个样本细胞以2×8位置进行测量，以便用作热量测量参考以提升测量灵敏度和性能。
calPlate包括单个密封罩杯，用于保持培养的细胞放置于一个恒温室装置中，且目标温度值设置精度在几千开尔文之内。
3、CalView数据采集与分析软件
内部开发的应用软件具有用户友好图形界面，它允许用户指定每个试验孔的实时数据，
并可同时观察所有试验过程的图形窗口，以及单项试验图的近视图。
主要技术参数
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检测原理 |
对称差热通量量热法(Symmetric differential heat flux calorimetry) |
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工作温度 |
环境实验温度 |
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数据采样 |
连续的实时读取 |
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数据采集温度 |
标准37℃，也可以进行调节 |
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calPlate检测微孔板 |
标准微孔板尺寸 |
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样品数 |
48孔，同步进行32个细胞采样（32 simultaneous cell samples），16内参考点 |
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样品量 |
200-300μL介质，贴壁细胞（推荐），悬浮细胞、酵母和细菌放入沉淀溶液中也可以 |
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分析的细胞类型 |
本仪器最初研发目的是用于分析粘壁真核细胞，但也可用于所有悬浮或粘壁细胞类型包括细菌和酵母 |
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测量细胞反应类型 |
细胞代谢的所有类型变化都可以被监测到。calScreener能够测量代谢率的组合变化，绝大多数细胞过程如细胞死亡和细胞增殖极大地影响到细胞代谢。 更微妙的过程如细胞信号转导也引起代谢更新变化。因此，使用量热技术方法探测重要的或微秒的细胞活动是一个公认的技术方法。 |
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微量热检测极限 |
小于50nW(纳瓦)，典型细胞热量输出范围是：3 – 10uW(微瓦)，因为可以检测分析所有类型细胞微量热量. |
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测量单元 |
395(W)×370(H)×850(D) mm |
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平均的温度波动 |
平均的温度波动小于±6μK |
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温度漂移 |
±60μK |
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calView数据采集软件操作系统 |
Windows操作系统 |
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calResult数据分析包操作系统 |
Windows操作系统 |
量热参数
量热仪类型：等温量微热量计
热介质：空气
热量表的测量位置：16个参考基准位置，32个热流测量位置
测量温度范围： 15-37 °C（出厂设置）
测量精度：< ±0.1 ℃
长期稳定性（热力学温标）：< ± 60 μK（开尔文）
短期稳定度（热力学温标）：< ± 20 μK（开尔文）
样本量：100 - 300 μL
短期噪音水平：< ± 50纳瓦
基线漂移：< ± 100纳瓦/ 24小时
准确度：<3％< span="">
精度：± 200纳瓦
重复性：< ± 40纳瓦
