光镊微操作仪

瑞士Cytosurge公司的多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT，是将原子力系统、微流控系统、纳米位移台系统合为一体的单细胞操作系统，能够在单细胞水平上为研究者提供很大的便利，可应用于单细胞力谱、单细胞质谱、单细胞基因编辑、细胞系构建、药物研发、医疗等领域。本文将从单细胞实验方法和多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT结构出发，详细介绍多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT在单细胞力学实验中的应用。 一. 单细胞实验方法简介 在细胞生物学实验中，由于细胞的异质性，每个细胞互相之间都存在一定差异，因此在单细胞层面研究细胞性质可以获得更加准确的结果。近年来，多种单细胞研究技术不断涌现，应用于医学诊断、组织工程和药物筛选等领域。 对于细胞力学测定，原子力显微镜（AFM）能够对单个细胞或生物分子进行高分辨成像和力谱测定，但是细胞与探针的结合过程不可逆，无法实现连续、快速的检测。 对于细胞分离/分选技术，可选的有玻璃细管、光镊、流式细胞分选和磁珠分选等方法，然而有的从表面分离细胞时容易损伤细胞，有的无法从同类细胞群中分离出单个细胞。 对于细胞注射与提取，可选用纳米喷泉探针、纳米针和碳纳米管等，然而这些方法无法实现飞升以下量的含量注射，且注射时间较长。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT，针对细胞力学测量、分离/分选、注射与提取等应用，在结合以上技术的优势的同时克服了这些技术固有的问题，是一套多功能的单细胞研究系统，在单细胞研究领域发挥着巨大作用。 二. 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT结构 简单来说，多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT是AFM与微流控的结合，主要由AFM扫描头、压力控制器与微流控探针组成（图1）。AFM扫描头装载于倒置显微镜上，整体结构大致与普通AFM相同，主要区别是探针中间有微流通道，后端连接液体池，前端探针有一小孔，用于液体的流入流出。微流通道内径小于细胞，防止细胞进入堵塞；探针则有多种不同孔径和不同的弹性，可根据不同应用以及不同样本更换所需探针。图1 FluidFM BOT系统图示。（a）微流控系统与AFM的结合应用；（b）（c）（d）探针的特殊设计。 三. 单细胞力学应用 传统AFM用于单细胞力学测量时，需要对探针进行一定处理以粘附细胞，后再与需要和细胞相互作用的表面、分子或其他细胞相结合，有时会产生多个细胞粘附，且反复测力会导致细胞被破坏，使得每次测量都必须准备新的探针，实验效率较低。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT通过将AFM与微流控相结合，使单细胞力学实验更高效，更简洁。对于已经结合在表面的固定细胞，可根据细胞尺寸安装适用的探针，从上方接触需要测量的细胞，通过微流控系统施加负压吸起细胞，获得力-距离曲线；也可以吸取悬浮细胞，与表面或其他固定细胞接触后，测量力-距离关系。这种方法能够提供远比蛋白结合牢固的多的吸附力，能够将细胞牢固的固定在探针上面，因此能够用于直接从基质上分离；另一方面，由于没有生物处理，这种方法不会改变任何细胞表面的通路，从而能够得到接近细胞原生的数据。 单个细胞测量完成后可移动探针至细胞板其他孔内，施加正压将其释放，再回到实验孔吸取下一个细胞，意味着单个探针可以进行多次测量。 细胞粘附是许多生理过程的重要步骤，细胞粘附力的测定可以为组织形态发生、胚胎发育、肿瘤、免疫反应和微生物膜等研究提供重要信息。多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT支持真核和原核细胞与细胞板/培养皿表面、抗菌/粘性/抗体包被的表面或其他细胞的粘附力测量（图2）。图2 不同细胞在不同环境下的粘附力-距离曲线。（a）探针接近、暂停、吸取并拉伸细胞的过程中探针偏转随时间的变化；（b）Hela细胞与纤连蛋白包被的表面的粘附力-距离曲线；（c）不同接触时间下大肠杆菌与PLL表面的粘附力-距离曲线；（d）大肠杆菌与PLL表面的分离距离与接触时间的关系；（e）酿脓链球菌与玻璃表面的粘附力-距离曲线，表示多个球菌的连续分离；（f）单个细胞与单细胞层的粘附力-距离曲线。 Sankaran等人[1]使用多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT来研究在共价和非共价的表面整合素受体对细胞粘附力的影响。通过测定发现两者均可有效增加细胞的粘附能力，并且效果近似（图3）。图3使用FluidFM BOT测定共价键与非共价键的整合素受体之间RGD的区别。（a）实验示意图；（b）粘附力测定前后示意图；（c）粘附力-距离曲线；（d）大粘附力。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT还可用于测量细胞的应力以研究细胞骨架的性质。Sancho等人[2]将10μm的小胶球吸附于探针上，之后使用探针去压细胞直到探针压力达到2 nN，通过压痕曲线来分析细胞骨架变化。通过对比发现过量表达MSX1的细胞硬度显著高于普通细胞（图4）。图4 使用FluidFM BOT测定HUAEC中MSX1过表达对细胞骨架的影响。（d）实验示意图；（e）吸附10μm珠子；（f）下压时空白细胞的力学谱线；（g）下压时MSX1过表达细胞的力学谱线，凹陷更深、斜率更高，表示其刚度相对更高；（h）胶体压痕法的测量结果。 四. 其他应用 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT可用于细胞内注射与提取（图3），通过力学测量，可以控制探针刺入细胞质或细胞核内进行飞升别含量的液体注射或提取。此外，FluidFM BOT系统还可用于细胞分离以及细胞延展性研究。图5 FluidFM BOT系统的细胞内注射过程。（a）探针对准细胞；（b）探针刺破细胞膜，注入含荧光染料的目标液体；（c）探针与细胞分离，注射完成。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT克服了现有单细胞技术的短板，将多种单细胞应用相结合，高通量、高效率地获取单细胞层面的详细数据，研究多种细胞性质，尤其适合应用于医疗、单细胞生物学、单细胞质谱、单细胞基因编辑、药物研发等领域。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT在Quantum Design中国子公司与北大生科院共建实验室成功安装，为了更好的服务客户，Quantum Design中国子公司提供样品测试、样机体验机会，还等什么？赶快联系我们吧！ 电话：010-85120277/78 邮箱：info@qd-china.com，期待与您的合作！ 参考文献：[1]. Cell Adhesion on Dynamic Supramolecular Surfaces Probed by Fluid Force Microscopy-Based Single-Cell Force Spectroscopy, ACS Nano 2017, 11, 4, 3867–3874.[2]. A new strategy to measure intercellular adhesion forces in mature cell-cell contacts. Sci Rep 7, 46152 (2017).

在许多延时或多维实验中，细胞操作是后续分析的起点。向贴壁细胞显微注射DNA、RNA 或探针，可以让您更好了解信号通路和细胞内通路。向卵母细胞或囊胚显微注射DNA、干细胞或者精子，可以此获得转基因或克隆生物，或利用辅助生殖技术 (ART) (例如，体外受精 (IVF)) ，让卵母细胞受精。另外，还可使用 CRISPR/Cas9 技术获得转基因动物。徕卡提供多种配置来满足您的不同需求和预算，确保您 找到最完美的显微操作解决方案 。完美的稳定性创建无振动结构，获得优异的光学器件，对显微注射的微小粒子进行可视化 (例如，原核) 是显微操作的主要挑战。高精度的徕卡机械操作器，是在卵母细胞、贴壁细胞和植物细胞等生物体) 上进行微创手术、生理或化学操作等生命科学应用的理想选择 。典型应用包括在贴壁细胞中进行显微注射、转基因操作和涉及干细胞的工作等。Leica DMi8 提供稳定的显微操作平台Leica DMi8 提供稳定、灵活、符合人体工学设计的显微镜平台，以及用于细胞可视化的各种反差观察方法。与自由选择的显微操作器相结合，您可创建最适合处理细胞的完美系统。出色的图像质量以最高的分辨率和对比度来可视化精子头部等微小结构。出色的反差观察方法 (例如，IMC整合调制相差和 DIC微分干涉相差) 以及各种高质量物镜，让微小结构纤毫毕现。样品不离视线无需切换物镜即可放大和缩小，不会失去移动样本的踪迹。使用徕卡 variozoom 相机 C 接口，只需转一圈适配器，就能增大和减小放大倍率 -在更改放大倍率时，快速移动的样本 (如精母细胞) 始终在您的视线之下，以便检查形态学或抓取注射的精子。全神贯注于您的工作只需按下触摸屏或显微镜上的按钮就能更改反差观察方法或放大倍率。Leica DMi8 中的智能自动化功能可自动选择正确的光学元件，实现最佳的样本可视化结果。符合人体工学设计的易用遥控器通过显微镜旁边的 Leica Smart Move 轻松控制对焦和载物台移动。Leica MATSMATS = 显微镜载物台自动热控制系统维持正确温度Leica MATS 配合最高 100x 的干式和油浸物镜加热载物台样本夹。通过精确、稳定的温度控制，可确保敏感的样本维持在正确的温度。经典显微操作配置用于 ICSI 的配置实例徕卡公司和 Narishige：世界各地广泛使用的组合。通过 Narishige 手动和电动油压显微操作器，找到最适合您的选择。带手动对焦和手动物镜转换器的 DMi810x、20x、40x 物镜IMC整合调制相差手动三板载物台Leica MATS 37°C 样本夹加热插件DFC290 HD 高清相机用于原核注射的配置实例配备徕卡机械显微操作器的DMi8，具有高精确度和高稳定性的特点。操纵杆的移动被精准地直接传送到毛细管尖端。带电动对焦和电动物镜转换器的 DMi8触摸屏10x、20x、40x 物镜微分干涉相差 (DIC)手动或电动三板载物台DFC290 HD 高清相机用于胚胎干细胞转移的配置实例全电动显微操作：使用全电动 Leica DMi8 和 Eppendorf 显微操作器，可存储和调用重要的功能，从而加快速度，增大精确度。还可添加触摸屏，轻松、直观的控制所有显微镜功能。带电动对焦和电动物镜转换器的 DMi8触摸屏10x、20x、40x 物镜IMC整合调制相差和相差观察法手动或电动 三板载物台DFC290 HD 高清相机关于徕卡显微系统Leica Microsystems 徕卡显微系统是全球显微科技与分析科学仪器之领导厂商，总部位于德国维兹拉(Wetzlar, Germany)。主要提供显微结构与纳米结构分析领域的研究级显微镜等专业科学仪器。自公司十九世纪成立以来，徕卡以其对光学成像的极致追求和不断进取的创新精神始终得到业界广泛认可。徕卡在复合显微镜、体视显微镜、数码显微系统、激光共聚焦扫描显微系统、电子显微镜样品制备和医疗手术显微技术等多个显微光学领域处于全球领先地位。 徕卡显微系统在全球有七大产品研发与生产基地，在二十多个国家拥有服务支持中心。徕卡在全球一百多个国家设有区域分公司或销售分支机构，并建有遍及全球的完善经销商服务网络体系。

中国 河北（2011年9月27日）9月20日，全球领先的生物技术公司Eppendorf 在中国农业大学成功举办显微操作及细胞培养讲座。来自中国农业大学和农科院畜牧所的近30位师生参加了本次讲座，并现场体验了Eppendorf的显微操作仪。 上午的讲座中，来自Eppendorf 的产品专家重点介绍了当iPS（诱导多能干细胞）研究的新进展，以及显微操作技术在iPS研究中的应用。同时，进行了Eppendorf显微操作仪、二氧化碳培养箱和电穿孔仪等细胞学领域相关应用产品的操作演示。在下午的实验环节中，师生们亲自动手参与实践，通过Eppendorf 的显微操作系统进行小鼠卵细胞的显微注射实验，加深了对Eppendorf显微操作仪卓越性能的体验。 iPS是近年细胞学研究的热点，中国农业大学和农科院畜牧所一直是转基因动物研究领域的重点机构，拥有众多高水平的实验室和一流研究学者。一直以来，Eppendorf 非常关注细胞学研究领域，并注重客户对公司产品的体验。在与尖端院所的合作中，Eppendorf产品得到了广大客户的认可，坚定了公司在细胞学领域发展的信心。 更多细胞学相关信息，请登录公司主页www.eppendorf.cn 关于艾本德(Eppendorf) 德国艾本德股份公司于1945年在德国汉堡成立，是一家全球领先的生物技术公司。产品包括移液器、分液器和离心机，以及微量离心管和移液吸头等耗材，此外还提供从事细胞显微操作的仪器和耗材、全自动移液系统、DNA扩增的全套仪器。产品主要应用于科研、商业化的研发机构、生物技术公司以及其他从事相关生物研究的领域。2007年Eppendorf收购美国New Brunswick Scientific (NBS) 公司，拓展了其细胞培养领域的产品线。 关于艾本德中国(Eppendorf China Ltd.) 2003年Eppendorf在中国注册了艾本德（上海）国际贸易有限公司和艾本德中国有限公司，分别在北京、广州设立分公司，启动直销的经营模式，为中国客户提供更便捷的技术售后服务。目前全国雇员数量近200名，产品销售覆盖各大中型城市，是Eppendorf全球发展最快的子公司。