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DakeweBiotechCo.,LTDECIS细胞动态分析仪深圳达科为生物公司—细胞生物学研究新技术平台DakeweBiotechCo.,LTDIvarGiaeverWinnerofthe1973NoblePrizeinPhysicsECIS®技术的发明人DakeweBiotechCo.,LTDElectricCell-SubstrateImpedanceSensing（ECIS）是一种细胞行为学动态研究的技术平台，能够实时、定量、无损伤、非介入地研究生长细胞形态、位置、数目等变化。三大特点：•无损伤的细胞动态研究平台（不用染色、标记）•实时定量地进行测量，实时获取数据•实验结果具有高度可重复性，而传统方法对细胞动态行为多数只能采用定性研究ECIS®技术简介DakeweBiotechCo.,LTDECIS®测量技术原理ECIS®（ElectricCell-substrateImpedanceSensing）从基底电极板到培养液的电流通过细胞层细胞数目、形态变化、细胞间、细胞与基底之间连接紧密度、细胞迁移运动等，均导致可测量的电阻值变化DakeweBiotechCo.,LTD细胞层电阻研究技术—ECIS•基本原理：测量电极与溶液间的电阻•当电极上覆盖生长细胞时，由于这些细胞的覆盖率、细胞间连接的紧密程度、细胞与基质间的空间大小等因素影响，会出现电阻变化DakeweBiotechCo.,LTD上图是直径250um金属圆孔电极的显微照片。金属表面是经过特殊工艺处理过的，适宜细胞生长的区域中心圆孔电极周围的黄色区域是绝缘层，绝缘层同样很适合细胞的生长,其表面是按正常细胞培养板表面制作的DakeweBiotechCo.,LTD•目前已发表过的相关文献的细胞种类有：BAEC、BPAEC、Caco2-BBE、ECV304、HEK、LP3、MCF-7、MDCK、Myoblast、NRk、OrbitalFibroblasts、ROS17/2.8V79、WI38等数百种细胞系细胞类型DakeweBiotechCo.,LTD•细胞损伤和修复•细胞生长和粘附•细胞对药物、刺激物和病毒感染的反应•肿瘤细胞浸润和转移•细胞微运动•细胞趋化•流动状态下的细胞行为•不同氧环境下细胞生长的研究ECIS技术的应用领域DakeweBiotechCo.,LTDECIS®在损伤修复实验中的应用传统的损伤修复实验：划痕实验人为因素的影响实验结果难于评估ECIS损伤修复实验：•操作自动化•实验的高度重复性•实时定量地监测细胞损伤修复过程，数据便于统计分析DakeweBiotechCo.,LTDElectricalWound-healingForCellsinvitroCharlesR.Keese,etc.Nov24,2003PNASX轴：时间Y轴：细胞电阻上图：BS-C-1细胞按1.25X105/cm2加入六孔电极板，细胞逐渐生长至覆盖全板下图：三个孔的细胞损伤修复实验：第一个孔未作电击第二个孔以3V40KHz10秒电击第三个孔以3V40KHz30秒电击然后观察细胞电击损伤后逐渐修复生长的情况DakeweBiotechCo.,LTDPNAS.101:1554-1559(2003).用相差显微镜观察MDCK细胞ECIS损伤修复实验的变化：a)电击前e)电击前活细胞染色（红色代表死细胞）b)电击后即刻观察f)电击后即刻活细胞染色c-d)电击后10和20小时观察，见到细胞呈向心性生长修复DakeweBiotechCo.,LTD类似实验：六孔电极板NRK细胞一个孔未作电击另五个孔以2.5V40KHz分别10、30、60、120、180秒电击上图：测量细胞层电阻下图：测量细胞层电容DakeweBiotechCo.,LTD图中可看到在用高电压对细胞进行损伤后，电阻值瞬间下降，然后再恢复低电压来进行监控其生长修复过程PNAS.101:1554-1559(2004).DakeweBiotechCo.,LTDActivationofepithelialCD98glycoproteinperpetuatescolonicinflammationTorstenKucharzik1,etc.LaboratoryInvestigation(2005)1–10Caco2-BBE细胞，电击4.5V，40KHz，30sa.红线：电极板预包被anti-CD98绿线：电极板预包被对照蛋白b.a图的显微镜观察图c.Caco2-BBE细胞用DSS预处理重复a图实验可见anti-CD98抑制DSS处理的Caco2-BBE细胞损伤修复d.c图的显微镜观察图DakeweBiotechCo.,LTDECIS®技术测量细胞生长比较BSC-1细胞和NRK细胞不同的生长曲线DakeweBiotechCo.,LTD软骨细胞生长的连续监控DakeweBiotechCo.,LTDECIS®在细胞、基底膜相互作用方面的研究----细胞外基质和细胞粘附生长的关系WI-38细胞在不同基质上的生长情况：四孔电极板分别包被:层粘连蛋白(Laminin)血清(Serum)弹性蛋白(Elastin)纤粘连蛋白(Fibronectin)上图：不同基质对细胞生长促进作用不同DakeweBiotechCo.,LTD新方法研究细胞在不同基质表面粘附生长的快慢程度productreviewNature.366:591-592(1993).DakeweBiotechCo.,LTD新方法研究细胞在不同基质表面粘附伸展的快慢程度DakeweBiotechCo.,LTDDakeweBiotechCo.,LTD一篇文献的分析ElectricCell–SubstrateImpedanceSensing(ECIS)asaNoninvasiveMeanstoMonitortheKineticsofCellSpreadingtoArtificialSurfacesJoachimWegener,etc.ExperimentalCellResearch259(2000)MDCK细胞在10-100,000Hz电场下，0-20小时三维实时生长曲线，电极板上预铺血清：上图：细胞层电阻下图：细胞层电容DakeweBiotechCo.,LTD一篇文献的分析（1）/（2）：WI-38/VA-13细胞加入1mMRGDS四肽（箭头处）对照：加入无关四肽RGDS无关四肽RGDS：Integrin家族核心活性保守四肽序列介导细胞与多种基底膜蛋白相互作用DakeweBiotechCo.,LTDMeasurementsofendothelialcell-to-cellandcell-to-substrategapsandmicromechanicalpropertiesofendothelialcellsduringmonocyteadhesionNoriyukiKataoka,etc.99(24)2002PNASECIS同时测量HUVEC细胞：1细胞层总电阻2细胞与细胞间连接的电阻3细胞层与基底膜间的电阻细胞层总电阻细胞间电阻细胞与基底膜间电阻说明：ECIS仪器具备独特的功能，能单独测量细胞层与基底膜间的电导，通过公式将电导换算成电阻，就得到了细胞层与基底膜间的单独电阻DakeweBiotechCo.,LTDHUVEC细胞加入单核细胞和不加入单核细胞两种条件下测量HUVEC细胞层的韧性。比较两者可知，加入单核细胞后，HUVEC细胞层变“软”了GFP标记的单核细胞和红色荧光染色的HUVEC细胞在电极板上混杂生长的荧光共聚焦显微镜三维计算机模拟成像DakeweBiotechCo.,LTD细胞对药物，刺激物，病毒感染的反应DakeweBiotechCo.,LTD细胞浸润迁移的研究DakeweBiotechCo.,LTDDakeweBiotechCo.,LTDECIS新方法先在电极板上铺内皮细胞形成单层，然后再加入迁移细胞，研究其侵袭转移以及对内皮层细胞的破坏能力，比起传统方法更能真实的模拟内皮层的活性状态，并且有连续性精确性，操作简单，不须人工染色计数等过程，减少了误差DakeweBiotechCo.,LTDECIS®技术研究细胞侵润利用ECIS技术测量细胞层电阻变化，比较：AT3细胞（强侵润性）、G细胞（弱侵润性）、和对照（不添加细胞）对HUVEC内皮细胞的侵润DakeweBiotechCo.,LTD白细胞侵润TheLectin-LikeDomainofComplementReceptor3ProtectsEndothelialBarrierFunctionfromActivatedNeutrophils1.VassilikiL.Tsikitis,TheJournalofImmunology,2004,173DakeweBiotechCo.,LTD10％血清（上图）1％血清（下图）MLL细胞对HUVEC细胞层的侵润Real-TimeImpedanceAssaytoFollowtheInvasiveActivitiesofMetastaticCellsinCulture.CharlesR.Keese,etc.BioTechniques33:842-850(October2002)DakeweBiotechCo.,LTDECIS®技术研究细胞趋化AutomatedReal-TimeMeasurementofChemotacticCellMotilityNacimaHadjout,etcBioTechniques31:1130-1138(November2001)A：以叶酸为趋化化合物，少量NC4A2细胞从电极板一侧（左下）迁移（右上）测量到的细胞层电阻值变化。由图可见，随着细胞进入电极孔范围，电阻值上升，随着细胞进一步迁移出电极孔，电阻值又下降B：显微镜下观察迁移过程，与电阻测定值对应DakeweBiotechCo.,LTDECIS®技术研究细胞迁移NC4A2细胞在不同叶酸浓度下的趋化速度，以及相应细胞层电阻变化曲线DakeweBiotechCo.,LTD流动状态下的细胞行为可模拟匀速流动以及模拟脉博频率的流动DakeweBiotechCo.,LTD专为流动状态设计的ECIS电极板DakeweBiotechCo.,LTD不同氧环境下细胞生长的研究DakeweBiotechCo.,LTD细胞动态分析仪ECISZDakeweBiotechCo.,LTDECISZ的性能参数•SimpleimpedanceZ•Constantcurrent•Wellcapacity:16or96wells•Maximumdataacquisitionrate(singlefrequency):5point/sec•Availablefrequencies:continuouslyvariablefrom4kHzto64kHz•Multi-frequencymeasurements:8frequenciesrangingfrom4kHzto64kHz(10secondsperwellacquisitionrate)•Measurementrange:500-500kohms•Reproducibility:1%•Wounding/Electroporationcurrent:8stepcontrol•Percenterrorinmeasurement:2%±10ohms•Sinewavepurity:betterthan1%harmonicdistortion•Frequencyaccuracy:within1%DakeweBiotechCo.,LTD细胞动态分析仪ECISZthetaDakeweBiotechCo.,LTDECIS®96孔电极数据采集及软件分析界面DakeweBiotechCo.,LTDECISZtheta的性能参数•CompleximpedanceZ,RandC•Constantcurrent•Wellcapacity:16or96wells•Abilitytomodelmulti-fr