流式、多參數(shù)
細(xì)胞/組織/類器官代謝分析儀
德國cellasys提供的灌流式、多參數(shù)細(xì)胞/組織/類器官代謝分析儀-IMOLA，是一種基于生物芯片的微生理參數(shù)測量系統(tǒng)，對活細(xì)胞/組織/類器官的代謝和形態(tài)進(jìn)行無標(biāo)記實(shí)時(shí)監(jiān)測，搭配自動化灌流系統(tǒng)進(jìn)行換液或者加藥，可以實(shí)現(xiàn)幾天或幾周的連續(xù)測量，研究藥物對活細(xì)胞/組織/類器官的影響以及移除藥物后的恢復(fù)和再生效應(yīng)。 我們的細(xì)胞/組織/類器官代謝分析儀通過生物芯片技術(shù)，可以在體外直接研究活細(xì)胞或組織、器官在培養(yǎng)過程種的多個(gè)參數(shù)的變化，包括細(xì)胞外酸化（pH）、細(xì)胞呼吸（pO2、pCO2）和形態(tài)學(xué)（電阻）。整個(gè)測量過程無需標(biāo)記、多通道平行進(jìn)行、連續(xù)檢測、實(shí)時(shí)記錄。
細(xì)胞/組織/類器官代謝主要是指細(xì)胞從環(huán)境中攝取營養(yǎng)物質(zhì)，消化吸收后排放出降解物或雜質(zhì)。大多數(shù)碳水化合物，例如葡萄糖，都是細(xì)胞的營養(yǎng)物質(zhì)。在有氧條件下，葡萄糖被細(xì)胞攝取后在胞漿內(nèi)轉(zhuǎn)變成丙酮酸，然后進(jìn)入三羧酸循環(huán)代謝，最終變成二氧化碳并產(chǎn)生能量；在缺氧條件下，葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)代謝為乳酸以提供能量。總體而言，細(xì)胞代謝增強(qiáng)時(shí)，葡萄糖的消耗增加，酸性的代謝產(chǎn)物也相應(yīng)增加，反之亦然。此外，外界環(huán)境因素對貼壁細(xì)胞的作用經(jīng)常影響到細(xì)胞的粘附和融合度，而細(xì)胞的粘附狀態(tài)是與細(xì)胞骨架的組織性和膜的完整性相關(guān)的，如果受到環(huán)境因素干擾，細(xì)胞則會改變其粘附方式，可能變圓或脫離基底。因此，監(jiān)測這些參數(shù)就能很好的了解細(xì)胞/組織/類器官內(nèi)的生理狀態(tài)和代謝行為。
德國cellasys的細(xì)胞/組織/類器官代謝監(jiān)測儀IMOLA -IVD非常適合與于監(jiān)測細(xì)胞/組織/類器官代謝過程的各種生理學(xué)指標(biāo)，包括產(chǎn)酸，產(chǎn)氧，貼壁電阻，溫度?？梢詥为?dú)控制每一個(gè)樣品的溶液，分別有6個(gè)獨(dú)立的灌流泵來控制每個(gè)通道的灌流系統(tǒng)，保證每個(gè)通道的獨(dú)立性，可以連續(xù)長時(shí)間監(jiān)測6種細(xì)胞/組織/類器官的代謝情況。
德國cellasys的細(xì)胞/組織/類器官代謝監(jiān)測儀，采用的是芯片技術(shù)，而不是市場上通用的光學(xué)檢測技術(shù)，其檢測靈敏度更高，檢測時(shí)間更長，而且這兩個(gè)產(chǎn)品都有密閉的灌流系統(tǒng)，可以適時(shí)更換溶液，適合長時(shí)間檢測細(xì)胞/組織/類器官變化，以及觀察外界條件（加藥等）處理后的細(xì)胞再生等效應(yīng)。
? 多個(gè)傳感器芯片并聯(lián)平行工作
? 非侵入式、實(shí)時(shí)無標(biāo)記監(jiān)測
? pH值、O2消耗率、細(xì)胞外酸度、貼壁電阻四參數(shù)同時(shí)測量
? 的灌流系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)換液
cellasys的6通道細(xì)胞/組織/類器官代謝分析儀相對優(yōu)點(diǎn)主要在6通道每個(gè)孔都有獨(dú)立灌流和換液的功能，比較適合做長時(shí)間的觀測和再生醫(yī)學(xué)，以及干細(xì)胞、組織、類器官等等。
應(yīng)用案例
1. 毒理動力學(xué)：
監(jiān)測培養(yǎng)的活細(xì)胞的活力是闡明化學(xué)物質(zhì)的毒理動力學(xué)效應(yīng)的關(guān)鍵。汞的毒性作用是通過纖維母細(xì)胞胞外酸化率來檢測的，毒素被去除后，細(xì)胞恢復(fù)了。細(xì)胞類型：3T3成纖維細(xì)胞，貼壁細(xì)胞
10%十二烷基硫酸鈉溶液(7次稀釋)對成纖維細(xì)胞的毒性作用可以通過細(xì)胞阻抗(Z)來解釋。細(xì)胞類型：L929成纖維細(xì)胞，貼壁細(xì)胞。
有了自動灌流系統(tǒng)，在活體類似的情況下，可以映射到體外實(shí)驗(yàn)。細(xì)胞外酸化率用于評估1%十二烷基硫酸鈉溶液對HepG2肝球蛋白的毒性。細(xì)胞類型：Hep-G2肝癌球體細(xì)胞
表皮(RhE)是在保持臨界氣液界面的形成的，實(shí)時(shí)測量跨表皮細(xì)胞層電阻（TEER）.細(xì)胞類型：人類表皮細(xì)胞（RhE）， transwell細(xì)胞小室
2. 藥物開發(fā)
可以研究新藥對細(xì)胞代謝和細(xì)胞形態(tài)的影響。測定了抗腫瘤藥物牛蒡根素對PANC-1細(xì)胞系的影響，記錄了實(shí)時(shí)生物電阻的變化。細(xì)胞類型：PANC-1人胰腺癌，貼壁細(xì)胞
3. 環(huán)境監(jiān)測
以藻類的代謝活性為指標(biāo)來進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測。本例顯示了克氏小球藻在被苯嗪草酮污染后光合活性的降低，去除毒素后光合活性的恢復(fù)。細(xì)胞類型：chlorella kesslerialgae小球藻，懸浮細(xì)胞.
4. 科學(xué)研究
胰島，特別是產(chǎn)生胰島素的beta細(xì)胞，可以在不同的營養(yǎng)供應(yīng)條件下表現(xiàn)出不同的代謝活性。在再生醫(yī)學(xué)研究中，beta細(xì)胞或胰島的代謝測量可以反映其活力和功能能力。在該實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)暴露于相當(dāng)于生理上低血糖和高血糖水平的葡萄糖濃度時(shí)，可檢測到beta細(xì)胞系INS-1E的代謝活動出現(xiàn)明顯區(qū)別變化，反應(yīng)了不同條件下的胰島素分泌。細(xì)胞類型:INS-1E，beta細(xì)胞系，貼壁細(xì)胞。
為了研究藻類生產(chǎn)生物燃料的潛力，可以在不同的環(huán)境條件下監(jiān)測藻類的代謝活性。藻類在光照環(huán)境下，進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生氧氣；當(dāng)在黑暗的條件下，消耗更多的氧氣。細(xì)胞類型：本地藻類，懸浮細(xì)胞.
5. 個(gè)體醫(yī)療
為了在治療前評估藥物的有效性，可以測試藥物對病人細(xì)胞的代謝學(xué)影響。
6.食品安全
為了研究食品及添加劑的作用，可以監(jiān)測細(xì)胞與添加劑之間的相互作用。
工作原理
微生理測量法監(jiān)測活細(xì)胞/組織/類器官的能量代謝活動。除了監(jiān)測細(xì)胞/組織/類器官呼吸和細(xì)胞外酸化，細(xì)胞粘附和形態(tài)參數(shù)同樣提供了很多關(guān)于生命活動的有價(jià)值的信息。我們的生物芯片集成了微型傳感器來評估這些參數(shù)，確保了高靈敏度和穩(wěn)定性，并且該方法是無需標(biāo)記，并實(shí)時(shí)連續(xù)提供多個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)。使用DALiA客戶端3.1應(yīng)用程序，可以對測量過程進(jìn)行編程并記錄數(shù)據(jù)。
IMOLA-IVD技術(shù)可以分析由自動化灌流系統(tǒng)之中的生物芯片所獲取的代謝數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于用新鮮的細(xì)胞/組織/類器官培養(yǎng)基或培養(yǎng)基的成分。
細(xì)胞類型:
針對所有類型的細(xì)胞/組織/類器官培養(yǎng)物提供不同的合適的配件。對于特殊需要，還可以通過對生物芯片的涂層來提高培養(yǎng)效果。
懸浮細(xì)胞/貼壁細(xì)胞/球體/Transwell細(xì)胞培養(yǎng)小室
發(fā)表的文獻(xiàn)：
FOURIER ANALYSIS IN MICROPHYSIOMETRY
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A novel lab-on-a-chip platform for spheroid metabolism monitoring.
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Biology-inspired microphysiological system approaches to solve the prediction dilemma of substance testing
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2017 ALTEX award winner
(The members of the ALTEX Board, Editorial Board and Editorial Office elect the winner of the annual award out of all main articles published in the previous year)
Marx, U. et al.:, ALTEX, 2016, 33/3, 272-321 DOI: 10.14573/altex.1603161
Data processing in cellular microphysiometry
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Cellular Assays with Multiparametric Bioelectronic Sensor Chips
30. November 2016/0 Comments/in Publications /by webadmin
Wiest, J. et al.: Chimia, 2005, 59/5, 243-246
Cellular signaling: aspects for tumor diagnosis and therapy
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Wolf, B. et al.: Biomedizinische Technik, 2007, 52, 164-168, DOI 10.1515/BMT.2007.030
Intelligent Lab for Metabolics in Environmental Monitoring
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Wiest, J. et al.: Analytical Letters, 2006, 39, 8, 1759-1771
Label-free monitoring of whole cell vitality
29. November 2016/0 Comments/in Publications /by webadmin
Weiss, D. et al.: 35th Annual International Conference of the IEEE EMBS, Osaka, Japan, 3 – 7 July, 2013, 1607-1610
Chemisch definiert – ein zellbasierter Zytotoxizit?tsassay ohne f?tales K?lberserum.
4. February 2015/0 Comments/in Publications /by webadmin
Wiest, J.: Biospektrum (2017) 23: 61. doi:10.1007/s12268-017-0768-6
Tests for cytotoxicity – respectively biocompatibility – are performed e.g. for biological evaluation of medical devices or during the development of microphysiometric systems. Here, often cell culture methods which involve the use of fetal bovine serum (FBS) are employed. However, using FBS raises scientific and ethical concerns. In the presented work a protocol for a chemically defined test for cytotoxicity is described.
