Cell Cultures의 비침습적 모니터링을위한 Emerging 방법

현대세포문화의 비침습적 모니터링의 중요한 역할

세포의 변화는 생물 의학 연구, 약 발달 및 biomanufacturing의 모스톤 남아 있습니다. 역사적으로, 세포 건강 및 행동을 평가하는 것은 침습적인 표본 추출, 얼룩이 지기, 또는 긴장, 위험 오염을 소개하는 육체적인 붕괴를, 그리고 학문의 밑에 아주 생물학을 바꾸어서 좋습니다. 비 침습성 감시 기술의 출현은 이 한계를, 지속 가능하게 하고, 문화 환경을 방해하지 않고 순간 관측을 가능하게 합니다. 이 교대는 장기적인 연구, 과민한 연구 및 비침범성 검사 기술의 비침범성 검사 기술에 특히 생명을 유지하는 것입니다.

비침습적 방법은 연구자가 세포 변종, 물질 대사 및 비관성에서 역동적 변화를 캡처 할 수 있으며, 문화의 기본 상태를 보존하는 동안. 결과적으로, 이러한 접근법은 데이터 품질을 향상시키고, 또한 특정 실험에 필요한 동물의 수를 줄이고 연구에서 3R (재판, 감소, 재향상)과 일치합니다. 다음 섹션은 오늘날 실험실에서 채택되는 가장 유망한 기술을 탐구합니다.

Optical Imaging Technologies: 터치 없이 보기

광학 이미징은 표준 밝은 필드 현미경 검사를 넘어 지금까지 진화했습니다. 고급 라벨없는 기술은 이제 독성 또는 광 표백 할 수있는 exogenous 염료의 사용없이 셀 구조와 기능을 상세하게 관찰 할 수 있습니다. 이러한 중상 대조 현미경 및 차동 간섭 대조 (DIC) 현미경은 투명 셀의 높은 대조 이미지를 제공하며 부서, 모기성 및 자부의 실시간 추적을 가능하게합니다.

단계 대조 및 양적 단계 화상 진찰

LTC는 LTC(Secure Socket Layer)을 사용하여 LTC(Secure Socket Layer)를 사용하여 LTC(Secure Socket Layer)을 통해 LTC(Secure Socket Layer)을 통해 LTC(Secure Socket Layer)을 통해 LTC(Secure Socket Layer)을 통해 LTC(Secure Socket Layer)을 통해 LTC(Secure Socket Layer)을 통해 LTC(Secure Socket Layer)을 통해 LTC(Secure Socket Layer)를 통해 LTC(Secure Socket Layer)를 변환합니다.

비침습적 조사를 가진 형광 화상 진찰

기존 형광 현미경 검사는 종종 얼룩이 져야하지만, 새로운 유전자는 생물 센서 (예 : pH, 칼슘 또는 redox 상태에 과민한 형광 단백질)을 셀에 의해 표현 될 수 있습니다. 자동화 된 생세포 이미징 시스템과 결합하면, 이러한 센서는 외장 개입없이 지속적으로 세포 상태를보고합니다. 예를 들어, 멤브레인 - 비대칭 형광 단백질을 표현하는 세포는 전자 생리 변화, 즉, 세포 활성 및 세포 (FSO)를 제공하지 않습니다. [FSO] [F] [F]] [F]] [F]] [F]] [F]] [F]]] [F]] [F]]]] [F]]] [F]] [F]]] [F]] [F]]] [F] [F] [F] [F] [F]] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F]]] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F]]]]]] [F]]]]] [F] [F]]

전기 임피던스 분광기 : 전기 서명에 의한 셀 계산

전기 임피던스 분광기 (EIS)는 세포 문화를 통해 전달되는 것처럼 변화 현재에 반대를 측정합니다. 유도체로서의 유력한 세포 행위는 세포 수, 형태학 및 부착 질과 직접 임피던스에 변화합니다. 이 기술은 비 파괴적이고 multiwell 판 또는 소형 생물 자원자에서 구현할 수 있으며, 고선량 선별에 이상적입니다.

실시간 셀 분석 (RTCA)

XCELLigence 플랫폼 사용 금 전극은 microtiter 판에서 지속적으로 기록 임피던스에 끼워넣었습니다. 연구자는 세포 접착, proliferation 및 즉시에 있는 세포 독성을 관찰할 수 있습니다. 일반적인 신청은 약 독성 검열입니다: 화합물의 추가는 세포로 즉시 불멸의 떨어지고 detach를 일으키는 원인이 되고, 심각한 독성의 양이 많은 측정을 제공하. EIS는 또한 세포에 있는 세포의 변이를 검출하기 위하여 과민합니다 (Securetos): 1269[F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F]: [F

3D 문화 및 비계에 대한 임피던스

세포 문화는 조직 설계를 통해 이동하고 조직 설계 구조, EIS는 3 차원 환경을 위해 적응되었습니다. Hydrogels 또는 비계 내의 microelectrodes를 embedding해서, 연구원은 세포 proliferation를 감시하고 주에 여분 세포 matrix 증착을 감시할 수 있습니다. 공간 해결책은 한정되, 그러나 성장 비 파괴적인 신학에 상당한 이점이 따르는 능력은.

Raman Spectroscopy: 상표 없는 분자 지문

Raman 분광기는 세포 내 분자 채권의 스펙트럼 지문을 생성하기 위해 단일 색광의 분산을 악화합니다. 모든 바이오 몰락 - 단백질, 지질, 핵산, 탄수화물 - 독특한 Raman 서명이 있기 때문에이 기술은 얼룩이나 유전적 수정없이 단일 셀 수준에서 생화확한 변화를 식별 할 수 있습니다.

Metabolic Monitoring에 대한 응용

Raman microspectroscopy는 줄기 세포 다변화, 암 진도 및 약물 응답 도중 대사 이동을 따르기 위하여 이용되었습니다. 예를 들면, 750 cm-1 (cytochrome c)에 경적봉에 있는 증가는 전기 수송 사슬의 신호 활성화를, 2850 cm-1 지역 (CH2 기지개)에서 변화하는 동안 (CH2 기지개) 지질 축적을 나타냅니다. 자동화한 Raman 체계는 지금 분에 있는 잘 판을, 생성합니다 (NOLT[0]:3, [0], [0], [0], [0], [0], [0], [0], [0], [0]], [0], [0]]], [0]], [0]], [0]] [0] [0]] [0] [0]]], [0] [0] [0] [0]] [0] [0]]] [0] [0] [0] [0] [0] [0] [0] [0] [0] [0] [0] [0] [0]]]] [0] [0]]]

도전과 현재 발전

Raman scattering은 photodamage 세포를 할 수있는 긴 취득 시간 또는 높은 레이저 전력을 필요로 해초 약합니다. 공동 항 스토크 Raman scattering (CARS)과 같은 새로운 접근법과 Raman scattering (SRS)는 여러 가지 순서로 신호를 강화하고 비디오-rate Imaging을 가능하게합니다. 기계 학습 클래스터와 결합 된이 방법은 이제 셀 상태 (라이브, apoptotic, necrotic)을 분류 할 수 있습니다. >95 % 실제 정확도.

추가 Emerging 기술

현탁액 문화에 있는 Dielectric Spectroscopy

EIS는 고착 세포에 이상적이지만, 유전 검사 (전기 용량 측정라고도 함)은 효모 또는 CHO 세포와 같은 서스펜션 문화를 위해 잘 작동하며, 고주파 전기 분야를 적용함으로써, 기술은 세포막의 용량을 측정하여 생체 이용이 가능한 바이오 매스로 선형적으로 상관합니다. 이것은 현재 많은 산업 생물 자원의 표준이며, 공급 및 수확의 실시간 제어를위한 많은 산업 생물 자원입니다.

음향 공명 기술

초음파 기반 방법 (예 : 음향 공명 분광기) 미디어를 통해 저 인텐시브 사운드 파를 전송하여 세포 문화를 조사하십시오. 음력과 인텐시브 변화의 속도는 세포 밀도와 집계로 변화합니다. 상업화의 초기 단계에서 여전히 이러한 방법은 완전히 비접촉되고 큰 볼륨 바이오 스터에 확장 할 수있는 이점을 제공합니다.

비침습적 접근법의 장점 및 제한

오염 위험 감소: 샘플링 포트 또는 침략 조사는 microbes에 대한 몇 가지 항목 점을 의미합니다.
지속적인 데이터 스트림: 센서는 각 주마다 데이터를 기록할 수 있으며, 일시적인 이벤트(예: oscillations in 물질 대사)를 공개합니다.
세포 무결성 보존: 세포는 무방화, 평행한 다운스트림 응용 프로그램을 허용 (예를들면 RNA sequencing에 대한 수확).
진동생각각:]동적측정은 세포 독성과 세포질성, 또는 초기와 늦은 apoptosis 사이에서 구별할 수 있습니다.
Limitations: 라만 분광법과 같은 일부 기술은 비싼 계측 및 정교한 분석이 필요합니다. 광학 방법은 turbid 또는 opaque 미디어 (예 : 고밀도 문화에서)에 의해 방해 될 수 있습니다. 전기 방법은 매우 전도성 미디어 또는 셀 양식 다중층에서 덜 효과적입니다.

자동화된 Bioreactors 및 Cloud Platforms와 통합

이 센서는 자동화된 생물 자원 시스템으로 통합될 때 비침습적 모니터링의 진정한 잠재력이 실현됩니다. 임베디드 프로브, Raman spectrometers 및 자동화된 현미경은 실시간 셀 데이터에 대한 응답으로 환경 매개 변수 (pH, 온도, 영양 공급)을 조정하는 중앙 소프트웨어에 의해 제어될 수 있습니다. 이 닫히는 루프 피드백은 수율과 일관성을 극대화하는 데 활용되고 있읍니다. 많은 공급업체들은 이제 클라우드 연결 플랫폼에서 원격 분석(Remote-Fit-Remote-Fed-Fed-Fed-Fed-batch)를 통해 원격 분석(Remote-Fed-Fed-Fed-batch)를 통해 통합된 에너지 시스템(Registration-[Fed-Fed-Fed-Fed-Fed-Fed-Fed-Regation]를 통해 통합]를 통해 통합할 수 있습니다.

미래 지향과 도전

위의 기술이 이미 변화한 연구 워크플로우가 있지만, 몇몇 장애물은 보편적으로되기 전에 남아 있습니다. Standardization]는 주요 문제입니다. 각 계기의 출력은 다르며, 크로스 플랫폼 비교를 어렵게 만듭니다. 미국 국립 표준 연구소 및 기술 (NIST)와 같은 조직의 노력은 임피던스 및 Raman 측정에 대한 참조 자료를 개발하기 위해 노력합니다. [[[LTLT:2]]]:[FLT:]:[FLT:]]:2]:[FLT:]]:2]:[FLT:]]:2]:[FLT:]]:]:::::::[FLT:]:]:]::::::[FLT:]:::[FLT:]:]:]::::::::::::[F:[F:]:[F:[F:]:]:]:]:[F:]:]:]:]:]::[F:]:]:]:]:]:[F:[F:[F:

마이크로플래시믹스 및 장기-A-칩 기술로 비침습적 모니터링의 융합은 세포 미생물에 대한 비례적인 제어를 약속합니다. 마이크로 채널에 내장 된 센서는 일별 개별 셀을 추적 할 수 있으며, 기계식 cues (나중 응력, 뻣뻣함)과 생화학적 반응에 대한. 계산력 증가 및 센서 비용 하락으로 이러한 방법은 모든 세포 문화 연구소의 표준 툴킷이 될 것입니다.