Ovizio细胞培养监控监测分析系统

背景：

Ovizio公司是全息细胞分析的全球****。激光全息技术开辟了细胞成像分析的新纪元，被国外专业杂志评价为开创性技术。激光全息细胞成像及分析系统作为专业细胞全息分析的**品牌，提供****的细胞形态学分析和实时3D成像技术，将开启细胞形态学分析新的研究领域。

激光全息技术提供非标记，非侵入实时细胞分析，定量相技术可提供完整的细胞形态学参数定量技术，可广泛应用于细胞增殖，分化，迁移，凋亡，毒理等放面研究。实时3D细胞成像，无需扫描，无光漂白，即可实现单个细胞的3D成像及360度观察，也可完成视野内所有细胞的同时3D成像。

Ovizio三维全息成像三维全息显微系统成为生物成像研究开辟了新纪元。三维计算全息技术所包含的数据处理使研究者获得丰富的量化信息，这些信息包含着非介入实时条件下的细胞或微生物结构。 
Ovizio成像系统平台的技术基础是**的微分数字全息显微镜。这种独特的技术可对细胞进行实时无标记监测，也可以对多层细胞培养提供实时的监控。与传统的光学显微镜只记录光学强度相比，数字全息显微（ DHM ）还可以存储与光的相位以及样品的光学厚度相关的数据，应用这些数据即可以进行定量成像应用和自动化分析。全息技术的基本原理是物体反射的光波与参考光波相干叠加产生干涉条纹，被记录的这些干涉条纹称为全息图。全息图在一定的条件下再现 ，便可重现原物体逼真的三维像。微分数字全息技术利用局部相干光（低功率，非侵入性的LED光源）可以带来更高的图像稳定性，也大大缩小了仪器的的尺寸，使得仪器可以应用的场景更多。数字全息技术可以实现多重成像，比如可以构造强度图像，定量相位图像和覆盖物体的形状和密度的3D图像。 
该平台上监控实时多层细胞，并测量细胞计数和每层细胞的活性分析。该平台使用Ovizio的OsOne软件进行完全自动化的运算，非常易于操作。作为一种非常新颖的以量化和数据为基础的成像技术，其可以帮助科学家大大简化研究工作。 


目前该系统包括iLine F、iLine S、iLine M、QMod四款仪器，对应不同的应用场合：

使用数字全息显微镜（DHM），以激光为相干光源，利用干涉原理记录物体波前的相位和振幅信息，通过单个全息样本，数字重建标本不同深度层次的图像，并再现标本真实的三维图像，同时获得丰富的量化信息，这些信息包含着非介入实时条件下的活体细胞的光学厚度和其它形态参数及细胞动态信息。一张全息图只需要单次曝光就能获得标本三维结构的定量信息，这样不需要对样品扫描就可以拥有激光扫描共聚焦显微镜进行三维成像的优点。另外M3配备有功能强大的分析软件系统，其中包含了**的图像处理模块，不仅能提供整个培养体系里细胞的信息如数量、聚焦度、运动迁移等，也可以提供每张图像里单个细胞的形态学参数，如面积、厚度、体积、圆度、不规则度等。因此，iLine F、iLine S、iLine M、QMod四款仪器高清3D高性能显微镜，更是一台超强的细胞分析仪

系统亮点

①　无标记、非侵入、非破坏性监测系统，对细胞无伤害，还原记录细胞*真实的生长状态。
②　全息定量相成像技术，获取细胞***的动态信息，包括传统相差显微镜无法获得的形态学参数，如细胞厚度和体积等。
③　不伤害细胞也不用杀死细胞，因此，长时间细胞培养，对同一个细胞样本可以进行连续检测。
④　细胞培养装置无特殊要求，适用于任何标准的培养皿、培养瓶，多孔板，玻片等。
⑤　自动和手动二种聚焦方式，聚焦深度可达4mm，且标本总是处于焦点上，不会造成图像模糊。
⑥　成像中区分细胞于背景的阈值自动校正及成像后手动校正功能，可经过多次重新计算和还原成像，进一步提高图像清晰度。
⑦　图像捕获既可以是单个细胞或某区域群体，也可以是多个区域群体，另外还可以延时成像。所得图片既可以以常规2D呈现，也可以是重建的3D图像。
⑧　细胞自动识别功能，分割细胞人工上色，自动细胞计数，既能分离出单个细胞单独分析，也能随意划分区域作群体对比分析。
⑨　细胞形态学测量及数据输出，所得数据可以XML格式及其它图片格式JPEG、TIFF、bitmap、PNG、GIF等输出

典型应用

1.相差及定量相成像
细胞长期培养无损状态下，细胞成像，定量细胞形态和动力学参数。  
2.延时成象
iLine F、iLine S、iLine M、QMod是非侵入式无损检测，不干扰细胞，也不会受光漂白或光毒性影响。配上微孵育盒及细胞培养装置，即成细胞工作站，可以长达数周实时观察细胞，进行上万次曝光而不损伤细胞，提供**的延时成像记录，可用于神经细胞、干细胞、癌细胞等的研究。 
3.细胞增殖
当使用iLine F、iLine S、iLine M、QMod进行细胞增殖研究时，不需要对细胞标记，同一样本可在长时间正常培养状态下进行多次成像检测，细胞也能用于后续其它实验。M3能进行细胞计数，同时还能获得融合数值及细胞干重，这三个参数均是细胞增殖研究的重要指标。
4.细胞分化
iLine F、iLine S、iLine M、QMod可以从细胞面积、光学厚度、体积等多方面了解细胞分化，并通过延时成像记录还原分化全过程。
5.细胞凋亡与存活
iLine F、iLine S、iLine M、QMod可以测定细胞折射率，因此不需要染色，可直接观察活细胞与死细胞，并区分凋亡细胞与死细胞。如果浆膜的完整性被破坏，细胞和周围环境的折射率差异将变得很小。如果差异是零，这个细胞则消失在背景中。因此，当观测一批细胞时，垂死的细胞将变得很薄并*终消失在背景里。 
6.细胞迁移、运动与跟踪
iLine F、iLine S、iLine M、QMod成像过程中，对标本自动聚集，并对全息图像进行多次焦点计算，不受焦点漂移等聚焦干扰问题影响。因此，对细胞运动与迁移，可以给予准确的跟踪记录，并再现还原其过程，得到细胞运动平均速率、融合度对速率的影响、细胞大小、厚度和体积与速率的相关性等
7、SiRNA研究
siRNA对细胞的作用，首先表现在细胞增殖或形态的改变。根据细胞数量及形态参数的变化，可以有效地验证siRNA的功效。 
8、药理毒理研究
在药理或毒理实验中，药效、基因或蛋白对细胞增殖的调控大多首先通过形态学参数反应出来，而不是细胞数量的改变。因此，细胞形态的改变通常被作为**效果的早期指示。

毒理研究	形态学研究	细胞3D结构

细胞存活率测定	细胞跟踪	siRNA研究

相差和全息图像

iLine F：对悬浮细胞培养进行实时成像观测 

在3L玻璃反应器中培养过程分析 

培养罐中培养过程活细胞密度的分析

通过间歇方法培养91小时后，通过OsOne测定活细胞数量是11.71 X 10E6每毫升，活细胞密度94.8％ 。计算已经由OsOne软件执行，每个小区由一个红色线轮廓。活细胞以标记为绿色，而死细胞的标志是一个红色斑点，位于画面的左下方的单个参数直方图给出了培养过程中的泡孔直径。用户可以选择在这个柱状图显示参数。

简介： 
该系统可以在线监测生物反应器中细胞的培养状态，对细胞进行无标记状态下的细胞密度测量、细胞活性测量。可以降低运营成本高达50％，整个过程无需采样，培养的液体经过无菌BioConnect与发酵罐连接，之后再通过连接线直接与ILINE F连接即可。 
iLine F通过一个特定连接装置与与生物反应器连接，该装置简称BioConnect，是一种无菌闭环一次性流控系统。通过该系统细胞被泵出生物反应器，之后通过一个新颖的泵送系统，流过的保持恒温环境下的摄像装置，仪器拍摄到细胞的全息图后细胞被送回到生物反应器中。整个过程细胞悬液始终保持隔离状态，发酵罐不会污染。得到的全息图经过软件分析可以计算细胞密度和细胞活力。

iLine S：对多层细胞培养容器进行监控

MSC（Human Meschenchymal stem cells）细胞的3D成像和自动检测，每个小区中用红色线和绿色斑点突出的活菌，暗灰色地带表明没有菌落的表面

iLine S被设计用于监控多层生物反应器，可对许多不同的贴壁细胞进行监测。这个平台的可与ATMI的Lifesciences Integrity和Xpansion产品组合，这是一种具有对多层细胞进行培养功能的多片生物反应器。iLine S也被可与与其他多层培养容器结合使用，以达到对多层贴壁细胞进行监控的目的，比如HYPERFlask，康宁CellSTACK，NUNCCellFactorySystems系列产品等。 
iLine S主要用于监测以下参数 
细胞计数 
细胞形态 
细胞融汇(cell confluency)程度

iLine M：对细胞计数、形态分析，融汇程度监控
 

3T3-L1前脂肪细胞和3T3- L1脂肪细胞

 
24孔板中培养的鼠的RAW 264.7及巨噬细胞 
通过3D成像的巨噬细胞的细胞形态观察。小鼠巨噬细胞孵育22小时后，显示出其中的天然低密度脂蛋白（LDL）（左）。右图显示的巨噬细胞培养产生的过氧化物酶以及氧化低密度脂蛋白（LDLMOX）。 
该ILINE M提供结合独特的功能可以与多层细胞培养容器中连接使用对多层细胞进行监测（通常很难在普通显微镜观察），用于监测贴壁细胞的生长状况，如T-型瓶，多孔板，多孔载玻片等...
康宁HYPERFlask系列产品 
康宁CellSTACK系列产品 
NUNCCell Factory Systems系列产品 
ILINE M主要用于监测以下参数 
细胞计数 
细胞形态 
细胞融汇(cell confluency)程度（用来形容培养细胞状态时可理解成“拥挤状态”。） 

QMOD：将全息和荧光显微镜整合在一个系统中

全息技术和荧光成像同时分析藻类细胞的脂质积累

QMOD获得的硅藻息图 
QMOD获得的（A ）的全息图，这种全息图同时包含光强度信息（B）和相位信息（C）的代表对象的光学厚度。物体的光学厚度更清楚地显现在相位图像（D）中，可进行硅藻的伪3D可视化，厚度为0.7微米。

Ovizio QMOD模块可将对细胞分析的准确性和易用性提高到一个新的水平。其可以作为一个模块与显微镜的C型接口直接相连（C型接口一般与像机相连，一般为专用接口），该QMOD系统可以对培养皿、烧瓶和多孔板等多层透明容器直接分析，提供特别方便和快速的解决方案。通过OsOne软件，研究人员可以自动扫描多孔板，并跟踪监测细胞的变化，分辨活细胞和死细胞之间的区别，为了提供*佳的分辨率，与OsOne软件获取的图像还可以进行重新调整聚焦。
此外，Ovizio QMOD模块还可以与荧光显微镜（ Ovizio**）的组合，QMOD模块可以得到与全息图重叠的荧光信号，这种独特的研究方法能够在生物、环境、生理、病理研究中得到应用。该方法无需对样品制备，也不需要特殊的试剂或者对细胞进行固定，所以其是一种对环境特别友好的实验方法。 
该QMOD模块已经在*常用的显微镜，如蔡司Axioplan，尼康Labophot2，尼康的EclipseTS100-F，徕卡DMIRB或奥林巴斯AX70试验成功。

QMOD主要用于监测以下参数 
细胞计数 
细胞活性 
细胞融汇程度 
细胞形态学 
细胞毒性测定 
荧光和全息分析 
流式细胞微速摄影 
体外细胞系分析 
多孔板的筛选 
生物膜监控 
还有更多的应用程序...

2、系统优势 
Ovizio三维全息成像系统可以以纳米级的精度对细胞、**或者颗粒对象进行分析，通过得到对象的三维全息指纹数据，根据数据之间的差异性，可以分析不同类型的细胞之间的区别，分析细胞是活的还是死的，分析它属于癌细胞还是健康的细胞。传统的对细胞进行分析的方法是加入着色染料然后进行观测，这种方法误差较大，且耗费时间。Ovizio三维全息成像方法为非侵入性无标记技术，检测时间非常快，可以进行自动化的采样分析。 
另外很多细胞、发酵、疫苗的培养等过程都是严格的无菌环境，传统检测手段一般通过取出样品进行分析，这个过程容易进入杂菌可以造成污染，而Ovizio三维全息成像方法为隔离式分析，不需要进行样品收集即可以实时分析。

1.定量细胞分析(Quantitative Cell Analysis)
2.无创伤，无标记测定(Non-Invasive， Label-Free Measurement)
3.实时三维成像(Real-Time 3D Imaging)
4.兼备显微镜和流式细胞仪优势(Unifying Microscopy & Flow Cytometry)
5.监测范围从培养皿到生物反应器(From Petri-Dishes to Bioreactors)
3、适用范围 
数字全息的数据处理可以应用于生物医学、公共医疗和环境监测等许多方面。

这项技术已经结合显微镜被广泛应用到生物样品的三维可视化成像。 
使用三维感应和成像系统作为基于细胞三维结构和态的非介入自动细胞鉴别技术。

生物样品的实时、自动拍摄、分析和鉴别将有助于**诊断、环境监测、和流行性**的早期检测。

而传统的生物表征方法则需要介入、劳动强度高和耗费时间多，要求染色的方法也对细胞造成危害，

还不能有效进行大规模应用。另外，基于二维特性如样品的形状、大小和形态的分析并非总能令人信服，数据的误差较多。

所以，集合了三维计算成像、信息光学和DHM非常有希望在细胞（如血液或干细胞）的快速感应、

可视化和鉴定过程中作为可靠、自动和低价的工具。 
4、参数