在生命科學研究、藥物研發(fā)及臨床診斷領(lǐng)域,細胞增殖狀態(tài)的精準檢測至關(guān)重要,它直接反映細胞的活性、生長規(guī)律及對外部干預的響應(yīng),而細胞增殖檢測儀器則是實現(xiàn)這一目標的核心工具,其技術(shù)性能直接決定檢測結(jié)果的準確性與可靠性。
當前主流的細胞增殖檢測儀器依據(jù)檢測原理可分為多個類別。基于比色法的檢測儀器是實驗室中應(yīng)用較早且普及度較高的類型,其核心原理是利用細胞內(nèi)脫氫酶將特定底物轉(zhuǎn)化為有色產(chǎn)物,通過檢測產(chǎn)物的吸光度來間接反映細胞數(shù)量。這類儀器以酶標儀為代表,通常配備高精度光學系統(tǒng),可實現(xiàn)多波長檢測,波長范圍覆蓋 400-800nm,部分高端機型還支持波長連續(xù)可調(diào)。在檢測過程中,儀器需精準控制反應(yīng)溫度,多數(shù)采用半導體控溫技術(shù),控溫精度可達 ±0.1℃,確保酶促反應(yīng)在穩(wěn)定環(huán)境中進行。不過,比色法檢測存在一定局限性,屬于終點檢測,無法實時監(jiān)測細胞增殖過程,且易受細胞代謝產(chǎn)物、檢測底物顏色等因素干擾,需要在實驗設(shè)計中進行嚴格的空白對照與背景校正。
基于熒光法的細胞增殖檢測儀器近年來發(fā)展迅速,憑借高靈敏度和高特異性成為研究熱點。該類儀器通過檢測熒光信號強度來定量細胞增殖情況,常用的檢測方式包括熒光素標記核酸、熒光探針標記細胞活性分子等。儀器的核心組件包括激發(fā)光源、熒光濾光片組和光電檢測器,激發(fā)光源多采用氙燈或 LED 燈,氙燈可提供寬光譜激發(fā),適用于多種熒光探針,而 LED 燈則具有壽命長、能耗低的優(yōu)勢,適合特定波長的專一性檢測;熒光濾光片組需根據(jù)熒光探針的激發(fā)波長和發(fā)射波長進行精準匹配,以減少雜散光干擾;光電檢測器通常采用光電倍增管或電荷耦合器件(CCD),其中 CCD 檢測器具有高量子效率和寬動態(tài)范圍,可實現(xiàn)多通道同時檢測,顯著提高檢測效率。部分熒光檢測儀器還集成了共聚焦光學系統(tǒng),能夠消除非聚焦平面的熒光信號,實現(xiàn)細胞層面的高分辨率成像,不僅可檢測細胞數(shù)量,還能觀察細胞形態(tài)變化與增殖區(qū)域分布,為研究提供更豐富的空間信息。
實時細胞分析系統(tǒng)是細胞增殖檢測儀器的重要創(chuàng)新方向,它打破了傳統(tǒng)終點檢測的局限,實現(xiàn)了對細胞增殖過程的動態(tài)監(jiān)測。該類儀器的核心技術(shù)是阻抗傳感技術(shù)或光學成像追蹤技術(shù)。基于阻抗傳感技術(shù)的儀器,其檢測板底部嵌入微電極陣列,當細胞在檢測板上貼壁生長時,會改變電極間的阻抗值,儀器通過實時監(jiān)測阻抗變化構(gòu)建細胞增殖曲線,整個過程無需添加任何檢測試劑,實現(xiàn)無標記、非侵入式檢測,最大程度保留細胞的生理狀態(tài)。而基于光學成像追蹤技術(shù)的儀器,通過定期捕捉細胞培養(yǎng)孔內(nèi)的圖像,利用圖像分析算法對細胞數(shù)量、面積、形態(tài)等參數(shù)進行定量分析,生成實時增殖曲線。這類儀器通常配備高分辨率成像系統(tǒng),圖像分辨率可達 200 萬像素以上,同時具備自動聚焦功能,確保長時間監(jiān)測過程中圖像清晰度穩(wěn)定,部分機型還支持大視野成像,可同時監(jiān)測多個培養(yǎng)孔,滿足高通量檢測需求。
在技術(shù)性能方面,細胞增殖檢測儀器有幾個關(guān)鍵指標需要重點關(guān)注。檢測靈敏度是核心指標之一,優(yōu)質(zhì)儀器需能檢測到低至幾十到幾百個細胞的微小變化,部分高端熒光檢測儀器的檢測下限可達到單個細胞水平;檢測通量則根據(jù)應(yīng)用場景需求差異較大,常規(guī)實驗室儀器多支持 96 孔板檢測,而用于藥物篩選的高通量儀器可支持 384 孔板甚至 1536 孔板檢測,大幅提高實驗效率;數(shù)據(jù)穩(wěn)定性也至關(guān)重要,儀器需具備良好的重復性,同一樣本多次檢測的變異系數(shù)通常需控制在 5% 以內(nèi),同時具備數(shù)據(jù)存儲與導出功能,支持與數(shù)據(jù)分析軟件無縫對接,方便后續(xù)數(shù)據(jù)處理與結(jié)果展示。
隨著生命科學研究的深入,細胞增殖檢測儀器正朝著更高性能、更智能化的方向發(fā)展。未來,儀器將進一步提升檢測靈敏度與時間分辨率,實現(xiàn)對細胞增殖動態(tài)過程的更精準捕捉;同時,智能化功能將不斷完善,集成 AI 圖像分析算法,實現(xiàn)細胞參數(shù)的自動識別與定量分析,減少人為操作誤差;此外,微型化、便攜化儀器也將成為研究熱點,滿足現(xiàn)場檢測與即時診斷的需求,為細胞生物學研究、藥物研發(fā)及臨床應(yīng)用提供更有力的技術(shù)支持。