利用活體細(xì)胞熱流測量監(jiān)測代謝變化是一個成熟完善的技術(shù)。瑞典symcel利用其微量熱量檢測分析技術(shù)，

發(fā)明了業(yè)界款多通道、高靈敏、無需標(biāo)記的CalScreener細(xì)胞代謝和生物能量實時連續(xù)監(jiān)測分析系統(tǒng)，集高靈敏度和優(yōu)異的基線穩(wěn)定性于一身。

該系統(tǒng)可以進(jìn)行包括細(xì)胞代謝分析、氧呼吸測定、藥物代謝分析、線粒體有氧代謝和糖酵解等功能的細(xì)胞代謝和生物能力所有類型的變化。

通過特殊的48孔細(xì)胞培養(yǎng)微孔板設(shè)計，在測量時臨時形成的微環(huán)境中，利用無創(chuàng)的熱傳感器同步地實時探測溶解氧和pH值變化，從而快速了解細(xì)胞內(nèi)包括兩大能量轉(zhuǎn)換途徑（線粒體的有氧代謝和糖酵解）在內(nèi)的部能量代謝狀態(tài)。

從能量守恒定律講，細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)是一定伴隨熱量的變化，利用實時監(jiān)測、分析細(xì)胞熱譜曲線的變化，實時、連續(xù)監(jiān)測細(xì)胞發(fā)熱功率和生物能量代謝產(chǎn)生熱量的變化，并進(jìn)行實時、連續(xù)分析。

該系統(tǒng)一個為科研者提供在天然環(huán)境中進(jìn)行細(xì)胞生物能量測量的無標(biāo)記、實時檢測分析工具，可實現(xiàn)對細(xì)胞、酵母、細(xì)菌生物能量與代謝的微量熱進(jìn)行實時連續(xù)數(shù)據(jù)監(jiān)測分析, 監(jiān)測分析代謝過程變化。提供重要的細(xì)胞熱動力學(xué)數(shù)據(jù).

對物理、化學(xué)或生物刺激引起生物過程預(yù)期的代謝變化都可進(jìn)行有效的分析.

事實已證明微量熱技術(shù)是一種靈敏而快速的生物鑒定方法，在癌癥研究中可以用其來檢測細(xì)胞的代謝混亂

• 研究線粒體的功能和代謝機(jī)制:

線粒體是細(xì)胞中為重要的細(xì)胞器。在生命體能量代謝過程中,除一部分能量用于ATP 合成外,其余則以熱的

形式釋出。用CalScreener精密量熱計可測量線粒體代謝過程中的熱量輸出,此方法對研究線粒體的功能和代謝機(jī)制具有十分重要的意義.


ATP是三磷酸腺苷的英文縮寫符號，它是各種活細(xì)胞內(nèi)普遍存在的一種高能磷酸化合物.

武漢大學(xué)目前已經(jīng)建立了一系列數(shù)學(xué)模型,用于線粒體熱動力學(xué)參數(shù)的研究。目前已研究了呼吸鏈阻斷劑[20 ] 、毒物[21 ] 、稀土[22 ]等對線粒體代謝影響的動力學(xué)和熱力學(xué)特征。朱軍成等[23 ] 研究了對鯉魚線粒體的影響,結(jié)果顯示在低濃度下促進(jìn)線粒體代謝,伴有強(qiáng)烈的解偶聯(lián)效應(yīng),而高濃度完抑制,磷酸化系統(tǒng)失效。此研究說明對線粒體的作用具有濃度依賴性。曹俊嶺等[24 ]研究了人參不同提取部位對大鼠肝臟線粒體的影響,研究結(jié)果表明人參不同部位通過對代謝過程中多項指標(biāo)的影響均可提高線粒體的能量利用率。此研究為微量熱技術(shù)在中藥的活性篩選中的應(yīng)用提供了較好的佐證。


2.監(jiān)測細(xì)胞的代謝過程，研究產(chǎn)熱量與細(xì)胞代謝之間的內(nèi)在聯(lián)系:

細(xì)胞在生長過程中,營養(yǎng)物質(zhì)氧化會產(chǎn)生能量,并通過代謝終以熱的形式釋放出來。靈敏的微量熱儀可以通過

監(jiān)測細(xì)胞的代謝過程研究產(chǎn)熱量與細(xì)胞代謝之間的內(nèi)在聯(lián)系。

3.用于研究病理狀態(tài)下細(xì)胞的代謝與正常細(xì)胞的異同, 用于疾病的輔助診斷

—病變癌癥細(xì)胞熱功率大于正常細(xì)胞熱功率.

譚安民等[25] 研究正常細(xì)胞和HIV 1 病毒感染的細(xì)胞的微量熱譜圖,發(fā)現(xiàn)病毒感染細(xì)胞的代謝熱明顯高于正常細(xì)胞。劉欲文等[26 ] 研究了兩種細(xì)胞分別被不同病毒感染,一種細(xì)胞感染后比未感染的代謝熱高20 % ,提示為感染;而另一種細(xì)胞感染后代謝熱明顯增大,提示為殺細(xì)胞性感染,病毒大量繁殖


4.研究藥物對細(xì)胞代謝的影響:

曹俊嶺等[27 ]用微量熱法研究人參皂苷對小鼠脾淋巴細(xì)胞的影響,并用MTT 法對實驗結(jié)果進(jìn)行驗證,兩種實驗結(jié)果基本一致,人參皂苷能增加脾淋巴細(xì)胞的生物熱活性。目前利用微量熱技術(shù)對腫瘤細(xì)胞等病變細(xì)胞的研究是這一領(lǐng)域的熱點。

研究癌細(xì)胞的代謝產(chǎn)熱及藥物對其影響,對于研究癌細(xì)胞的生長代謝規(guī)律和抗癌藥物篩選等均有重要意義。李莉等[28 ]研究了高溫及抗癌藥卡莫氟對卵巢癌細(xì)胞的影響。利用微量熱法測定細(xì)胞代謝熱的變化,并利用透射電鏡觀察其形態(tài)的變化。通過對宏觀及微觀兩方面的研80 藥物生物技術(shù)第17 卷第1 期　究表明高溫和抗癌藥均能使卵巢癌細(xì)胞凋亡和壞死,兩者具有協(xié)同作用。周暉等[29 ] 利用微量熱技術(shù)研究了高溫對肝癌細(xì)胞系Bel 7402 代謝熱的影響,通過熒光顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化,并采用流式細(xì)胞術(shù)研究凋亡細(xì)胞的百分比。結(jié)果表明微量熱技術(shù)可以與其他技術(shù)相結(jié)合,更有效的說明細(xì)胞生長代謝的狀態(tài)。


5.研究細(xì)胞代謝與凋亡過程

微量熱技術(shù)與透射電鏡結(jié)合可以研究細(xì)胞代謝與凋亡過程,在測定過程中插入電,如pH 電和氧電,可同時測定過程中pH 值和氧濃度的變化


6.細(xì)胞呼吸爆發(fā)的微量量熱研究:
?

• 微量量熱法為細(xì)胞呼吸爆發(fā)的研究提供為定量測量方法，微量熱分析可以繪制生物體生長熱譜圖,通過建立數(shù)學(xué)生長模型,可以得到生長速率常數(shù)k,小抑菌濃度MIC,大發(fā)熱功率Pm,及總發(fā)熱量Qtot等一系列熱動力學(xué)參數(shù),能定性和定量的說明問題。


7.使用微量量熱法研究藥物對細(xì)胞的抑制與保護(hù)作用
8.使用微量量熱法可檢測細(xì)胞活性：
9.細(xì)胞不同代謝研究：細(xì)胞不同代謝類型的熱化學(xué)研究, 鑒別靜息細(xì)胞代謝的新方法
10.微量量熱法測定細(xì)菌生長的熱譜
11.微量量熱法對細(xì)菌低生長溫度的研究
12. 無論是合成代謝還是分解代謝都能被檢測分析
13.毒理性應(yīng)用:

• CalScreener多通道細(xì)胞微量量熱儀適用于常見的實驗將包括比較新型化合物與其他已知不同毒理標(biāo)準(zhǔn)的代謝反應(yīng)

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CalScreener多通道細(xì)胞微量量熱儀適用于藥物研發(fā)和代謝研究，并在細(xì)胞代謝總體狀況監(jiān)測中提供一個真正的表型反應(yīng)。CalScreener還可進(jìn)一步適用于毒理學(xué)試驗，工藝開發(fā)和環(huán)境監(jiān)測。數(shù)據(jù)獲取的無標(biāo)記原理使得CalScreener適用于更廣的細(xì)胞科學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域。

CalScreener多通道細(xì)胞微量量熱儀可被用作不同生物系統(tǒng)的篩選工具。任何類型的培養(yǎng)細(xì)胞、酵母和培養(yǎng)細(xì)菌均可能使用。CaScreener直接描述測量代謝率的熱功率，還可監(jiān)測合成代謝過程與分解代謝過程。

CalScreener多通道細(xì)胞微量量熱儀可用于多種代謝率變化的應(yīng)用類型如化合物篩選、鉛物質(zhì)優(yōu)化、生物利用度研究、細(xì)胞毒性研究、生物制藥工藝優(yōu)化和抗生素研發(fā)。

CalScreener多通道細(xì)胞微量量熱儀可有效地監(jiān)測由物理、化學(xué)和生物刺激引起的生物過程變化。代謝活性變化將引起細(xì)胞、組織或生物體的熱耗散變化。根據(jù)對生物過程涉及到不同動力學(xué)行為的預(yù)期，下圖是不同細(xì)胞過程在不同熱功率隨著時間推移而發(fā)生變化的理想案例。




CalScreener多通道細(xì)胞微量量熱儀是便捷使用的微量量熱測量監(jiān)測系統(tǒng)，本設(shè)備設(shè)計采用的calPlate微滴定板系統(tǒng)合適細(xì)胞生長和分析。


系統(tǒng)亮點：

該CalScreener細(xì)胞微量熱分析在生命科學(xué)領(lǐng)域中具有特的優(yōu)勢：


1.微量量熱法優(yōu)勢：

1.1 在測量中不用添加任何試劑,能直接監(jiān)測生物體系所固有的代謝過程,不會引入干擾生物體系正?；顒雍痛x的因素;

1.2 不需要制成透明清澈的溶液,可直接測量離體的組織和懸浮液;

1.3 在微量熱實驗之后,研究對象沒有任何破壞,樣品還可以做進(jìn)一步的分析測試實驗研究;

1.4 實時、動態(tài)、在線;

1.5 方法靈敏、準(zhǔn)確、高通量、普適性好。


2.款專為細(xì)胞生物學(xué)而研制的多通道、納瓦級 細(xì)胞微量量熱系統(tǒng)，適用于任何類型的培養(yǎng)細(xì)胞、酵母和培養(yǎng)細(xì)菌

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3

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溫度控制和穩(wěn)定性

CalScreener多通道細(xì)胞微量量熱儀系統(tǒng)微量量熱檢測限優(yōu)于50 nW，培養(yǎng)細(xì)胞檢出孔功率范圍也在3～10uW


4.立于細(xì)胞形態(tài)的無標(biāo)記檢測
5. 可測量細(xì)胞代謝產(chǎn)生的熱量，真正的表型應(yīng)答測量
6.可以細(xì)胞代謝和生物能量熱量進(jìn)行實時連續(xù)性測量

當(dāng)前許多現(xiàn)有的細(xì)胞生物分析技術(shù)依賴于“終點"測量，其中的數(shù)據(jù)為點數(shù)據(jù)，如報告基因檢測。

calScreener采集連續(xù)的數(shù)據(jù)流，以促進(jìn)動力學(xué)行為研究，比如細(xì)胞生長或者凋亡。連續(xù)讀出方式更容易找到感興趣的時間點用來測量細(xì)胞活動。
7.無需通路和具體目標(biāo)功能的先驗知識
8.無需了解途徑相互作用，便可同時測量協(xié)多元化合物的協(xié)同效應(yīng)
主要應(yīng)用領(lǐng)域

SymCel臺專用于細(xì)胞分析而研制的微量熱量計，不僅適合的細(xì)胞代謝研究，而且還應(yīng)用于新藥物探索研發(fā),

藥物研發(fā)。

●化合物篩選

●先導(dǎo)[化合]物優(yōu)化

●弓形蟲研究

●生物制藥工藝優(yōu)化

●抗生素的發(fā)展

●環(huán)境監(jiān)測

• 藥物研發(fā)

1.1生物利用度—你的化合物能夠影響活體細(xì)胞嗎？

1.2靶目標(biāo)確認(rèn)

1.3命中驗證；快速評估細(xì)胞作用影響

1.4在線毒性試驗命中化合物快速過濾

1.5先導(dǎo)[化合]物優(yōu)化

• 蛋白生產(chǎn)

2.1高產(chǎn)克隆鑒定

2.2培養(yǎng)條件優(yōu)化

• 毒理學(xué)

3.1研究過程早期識別毒性事件

• 基礎(chǔ)研究

4.1代謝監(jiān)測

4.2增殖試驗

4.3其他



系統(tǒng)應(yīng)用原理

物理、化學(xué)或生物刺激引起生物過程預(yù)期的代謝變化使用微量量熱法都可進(jìn)行有效的分析。

calPlate包括單個密封罩杯，用于保持培養(yǎng)細(xì)胞放置于一個恒溫室裝置中，且目標(biāo)溫度值設(shè)置精度在幾千開爾文之內(nèi)。

罩杯?？吭跓嵬繖z測傳感器即熱電偶之上。傳感器連接到一個相比于細(xì)胞培養(yǎng)罩杯質(zhì)量大許多的散熱片中。

所有產(chǎn)生的熱量將被轉(zhuǎn)移至散熱片，從而引起熱電偶傳感器信號正比例于熱流通量。

因此，所測熱量是立于相關(guān)的模型系統(tǒng)或過程。我們擁有一個無標(biāo)記、實時探測系統(tǒng)，可以應(yīng)用于更廣泛的生物系統(tǒng)檢測領(lǐng)域。


(1) 量熱法主要原理是測量由生物過程化學(xué)干預(yù)新陳代謝變化所引起的產(chǎn)熱變， 以及其他產(chǎn)生熱功率變化的誘導(dǎo)過程類型也可被監(jiān)測，

比如制藥生產(chǎn)中蛋白過表達(dá)。calScreener是基于培養(yǎng)細(xì)胞的熱反應(yīng)測量，且不依賴于任一具體或繁瑣的試驗配方。

由于無須添加底物或事先了解具體途徑和靶目標(biāo)，因此，將大幅地縮減實驗結(jié)果的時間及獲得實驗數(shù)據(jù)的花費。

(2) calScreener產(chǎn)品的多樣性和速度使得其可被用于更廣的代謝試驗應(yīng)用范圍。通過添加化學(xué)或生物化合物，

calScreener可以檢測到代謝率變化，并提供一個可直接測量細(xì)胞過程的方法，特別是無需了解代謝途徑的先驗知識

或物質(zhì)效應(yīng)篩選的作用機(jī)理。

(3) calScreener是適用于監(jiān)測三維培養(yǎng)細(xì)胞反應(yīng)和行為的新興研究興趣方向，無標(biāo)記系統(tǒng)是完立的樣本形態(tài)。

基于三維培養(yǎng)的球形矩陣可用于研究細(xì)胞反應(yīng)和生物能量學(xué)。




calScreener不只限于上述這些應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)用領(lǐng)域僅僅由科學(xué)家的想象力所局限。我們大力鼓勵您能與我們討論無標(biāo)記

細(xì)胞分析想法和必要條件。


系統(tǒng)組成部分

• 熱電偶傳感控制系統(tǒng)模塊




• 48孔標(biāo)準(zhǔn)板calplate樣品恒溫槽




calplate樣品容器池是為保證calScreener系統(tǒng)性能正確而量身定制的耗材系列，作為樣本容器，

calPlate設(shè)計符合標(biāo)準(zhǔn)的微量滴定板格式。系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計風(fēng)格很適合細(xì)胞生長與熱量測量的兩者需求。

calPlate系統(tǒng)不僅使用方便、節(jié)約成本，而且同時可大限度地減少環(huán)境負(fù)荷。

calplate樣品容器池適合粘壁細(xì)胞測試如肌肉、脂肪、腎臟、卵巢、肝臟等粘壁細(xì)胞。

48孔格式可同時對32個樣本細(xì)胞以2×8位置進(jìn)行測量，以便用作熱量測量參考以提升測量靈敏度和性能。

calPlate包括單個密封罩杯，用于保持培養(yǎng)的細(xì)胞放置于一個恒溫室裝置中，且目標(biāo)溫度值設(shè)置精度在幾千開爾文之內(nèi)。


3.CalView數(shù)據(jù)采集與分析軟件

內(nèi)部開發(fā)的應(yīng)用軟件具有用戶友好圖形界面，它允許用戶每個試驗孔的實時數(shù)據(jù)，

并可同時觀察所有試驗過程的圖形窗口，以及單項試驗圖的近視圖。


數(shù)據(jù)采集圖




數(shù)據(jù)分析圖


主要技術(shù)品規(guī)