發(fā)明了業(yè)界款多通道、高靈敏、無需標(biāo)記的CalScreener細(xì)胞代謝和生物能量實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測分析系統(tǒng)，集高靈敏度和優(yōu)異的基線穩(wěn)定性于一身。

該系統(tǒng)可以進(jìn)行包括細(xì)胞代謝分析、氧呼吸測定、藥物代謝分析、線粒體有氧代謝和糖酵解等功能的細(xì)胞代謝和生物能力所有類型的變化。
通過特殊的48孔細(xì)胞培養(yǎng)微孔板設(shè)計(jì)，在測量時(shí)臨時(shí)形成的微環(huán)境中，利用無創(chuàng)的熱傳感器同步地實(shí)時(shí)探測溶解氧和pH值變化，從而快速了解細(xì)胞內(nèi)包括兩大能量轉(zhuǎn)換途徑（線粒體的有氧代謝和糖酵解）在內(nèi)的部能量代謝狀態(tài)。
原理：
從能量守恒定律講，細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)是一定伴隨熱量的變化，利用實(shí)時(shí)監(jiān)測、分析細(xì)胞熱譜曲線的變化，實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測細(xì)胞發(fā)熱功率和生物能量代謝產(chǎn)生熱量的變化，并進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)分析。
功能:
該系統(tǒng)一個(gè)為科研者提供在天然環(huán)境中進(jìn)行細(xì)胞生物能量測量的無標(biāo)記、實(shí)時(shí)檢測分析工具，可實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞、酵母、細(xì)菌生物能量與代謝的微量熱進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)數(shù)據(jù)監(jiān)測分析, 監(jiān)測分析代謝過程變化。提供重要的細(xì)胞熱動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù).
對物理、化學(xué)或生物刺激引起生物過程預(yù)期的代謝變化都可進(jìn)行有效的分析.
事實(shí)已證明微量熱技術(shù)是一種靈敏而快速的生物鑒定方法，在癌癥研究中可以用其來檢測細(xì)胞的代謝混亂

• 研究線粒體的功能和代謝機(jī)制:

線粒體是細(xì)胞中為重要的細(xì)胞器。在生命體能量代謝過程中,除一部分能量用于ATP 合成外,其余則以熱的
形式釋出。用CalScreener精密量熱計(jì)可測量線粒體代謝過程中的熱量輸出,此方法對研究線粒體的功能和代謝機(jī)制具有十分重要的意義.
ATP是三磷酸腺苷的英文縮寫符號(hào)，它是各種活細(xì)胞內(nèi)普遍存在的一種高能磷酸化合物.
武漢大學(xué)目前已經(jīng)建立了一系列數(shù)學(xué)模型,用于線粒體熱動(dòng)力學(xué)參數(shù)的研究。目前已研究了呼吸鏈阻斷劑[20 ] 、毒物[21 ] 、稀土[22 ]等對線粒體代謝影響的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)特征。朱軍成等[23 ] 研究了對鯉魚線粒體的影響,結(jié)果顯示在低濃度下促進(jìn)線粒體代謝,伴有強(qiáng)烈的解偶聯(lián)效應(yīng),而高濃度完抑制,磷酸化系統(tǒng)失效。此研究說明對線粒體的作用具有濃度依賴性。曹俊嶺等[24 ]研究了人參不同提取部位對大鼠肝臟線粒體的影響,研究結(jié)果表明人參不同部位通過對代謝過程中多項(xiàng)指標(biāo)的影響均可提高線粒體的能量利用率。此研究為微量熱技術(shù)在中藥的活性篩選中的應(yīng)用提供了較好的佐證。
2.監(jiān)測細(xì)胞的代謝過程，研究產(chǎn)熱量與細(xì)胞代謝之間的內(nèi)在聯(lián)系:
細(xì)胞在生長過程中,營養(yǎng)物質(zhì)氧化會(huì)產(chǎn)生能量,并通過代謝終以熱的形式釋放出來。靈敏的微量熱儀可以通過
監(jiān)測細(xì)胞的代謝過程研究產(chǎn)熱量與細(xì)胞代謝之間的內(nèi)在聯(lián)系。

3.用于研究病理狀態(tài)下細(xì)胞的代謝與正常細(xì)胞的異同, 用于疾病的輔助診斷

—病變癌癥細(xì)胞熱功率大于正常細(xì)胞熱功率.
譚安民等[25] 研究正常細(xì)胞和HIV 1 病毒感染的細(xì)胞的微量熱譜圖,發(fā)現(xiàn)病毒感染細(xì)胞的代謝熱明顯高于正常細(xì)胞。劉欲文等[26 ] 研究了兩種細(xì)胞分別被不同病毒感染,一種細(xì)胞感染后比未感染的代謝熱高20 % ,提示為感染;而另一種細(xì)胞感染后代謝熱明顯增大,提示為殺細(xì)胞性感染,病毒大量繁殖
4.研究藥物對細(xì)胞代謝的影響:
曹俊嶺等[27 ]用微量熱法研究人參皂苷對小鼠脾淋巴細(xì)胞的影響,并用MTT 法對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致,人參皂苷能增加脾淋巴細(xì)胞的生物熱活性。目前利用微量熱技術(shù)對腫瘤細(xì)胞等病變細(xì)胞的研究是這一領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
研究癌細(xì)胞的代謝產(chǎn)熱及藥物對其影響,對于研究癌細(xì)胞的生長代謝規(guī)律和抗癌藥物篩選等均有重要意義。李莉等[28 ]研究了高溫及抗癌藥卡莫氟對卵巢癌細(xì)胞的影響。利用微量熱法測定細(xì)胞代謝熱的變化,并利用透射電鏡觀察其形態(tài)的變化。通過對宏觀及微觀兩方面的研80 藥物生物技術(shù)第17 卷第1 期　究表明高溫和抗癌藥均能使卵巢癌細(xì)胞凋亡和壞死,兩者具有協(xié)同作用。周暉等[29 ] 利用微量熱技術(shù)研究了高溫對肝癌細(xì)胞系Bel 7402 代謝熱的影響,通過熒光顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化,并采用流式細(xì)胞術(shù)研究凋亡細(xì)胞的百分比。結(jié)果表明微量熱技術(shù)可以與其他技術(shù)相結(jié)合,更有效的說明細(xì)胞生長代謝的狀態(tài)。
5.研究細(xì)胞代謝與凋亡過程
微量熱技術(shù)與透射電鏡結(jié)合可以研究細(xì)胞代謝與凋亡過程,在測定過程中插入電,如pH 電和氧電,可同時(shí)測定過程中pH 值和氧濃度的變化
6.細(xì)胞呼吸爆發(fā)的微量量熱研究:
? 微量量熱法為細(xì)胞呼吸爆發(fā)的研究提供為定量測量方法，微量熱分析可以繪制生物體生長熱譜圖,通過建立數(shù)學(xué)生長模型,可以得到生長速率常數(shù)k,小抑菌濃度MIC,大發(fā)熱功率Pm,及總發(fā)熱量Qtot等一系列熱動(dòng)力學(xué)參數(shù),能定性和定量的說明問題。
7.使用微量量熱法研究藥物對細(xì)胞的抑制與保護(hù)作用
8.使用微量量熱法可檢測細(xì)胞活性：
9.細(xì)胞不同代謝研究：細(xì)胞不同代謝類型的熱化學(xué)研究, 鑒別靜息細(xì)胞代謝的新方法
10.微量量熱法測定細(xì)菌生長的熱譜
11.微量量熱法對細(xì)菌低生長溫度的研究
12. 無論是合成代謝還是分解代謝都能被檢測分析
13.毒理性應(yīng)用: CalScreener多通道細(xì)胞微量量熱儀適用于常見的實(shí)驗(yàn)將包括比較新型化合物與其他已知不同毒理標(biāo)準(zhǔn)的代謝反應(yīng).
CalScreener多通道細(xì)胞微量量熱儀適用于藥物研發(fā)和代謝研究，并在細(xì)胞代謝總體狀況監(jiān)測中提供一個(gè)真正的表型反應(yīng)。CalScreener還可進(jìn)一步適用于毒理學(xué)試驗(yàn)，工藝開發(fā)和環(huán)境監(jiān)測。數(shù)據(jù)獲取的無標(biāo)記原理使得CalScreener適用于更廣的細(xì)胞科學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域。
CalScreener多通道細(xì)胞微量量熱儀可被用作不同生物系統(tǒng)的篩選工具。任何類型的培養(yǎng)細(xì)胞、酵母和培養(yǎng)細(xì)菌均可能使用。CaScreener直接描述測量代謝率的熱功率，還可監(jiān)測合成代謝過程與分解代謝過程。
CalScreener多通道細(xì)胞微量量熱儀可用于多種代謝率變化的應(yīng)用類型如化合物篩選、鉛物質(zhì)優(yōu)化、生物利用度研究、細(xì)胞毒性研究、生物制藥工藝優(yōu)化和抗生素研發(fā)。
CalScreener多通道細(xì)胞微量量熱儀可有效地監(jiān)測由物理、化學(xué)和生物刺激引起的生物過程變化。代謝活性變化將引起細(xì)胞、組織或生物體的熱耗散變化。根據(jù)對生物過程涉及到不同動(dòng)力學(xué)行為的預(yù)期，下圖是不同細(xì)胞過程在不同熱功率隨著時(shí)間推移而發(fā)生變化的理想案例。

CalScreener多通道細(xì)胞微量量熱儀是便捷使用的微量量熱測量監(jiān)測系統(tǒng)，本設(shè)備設(shè)計(jì)采用的calPlate微滴定板系統(tǒng)合適細(xì)胞生長和分析。
系統(tǒng)亮點(diǎn)：
該CalScreener細(xì)胞微量熱分析在生命科學(xué)領(lǐng)域中具有特的優(yōu)勢：
1.微量量熱法優(yōu)勢：
1.1 在測量中不用添加任何試劑,能直接監(jiān)測生物體系所固有的代謝過程,不會(huì)引入干擾生物體系正?；顒?dòng)和代謝的因素;
1.2 不需要制成透明清澈的溶液,可直接測量離體的組織和懸浮液;
1.3 在微量熱實(shí)驗(yàn)之后,研究對象沒有任何破壞,樣品還可以做進(jìn)一步的分析測試實(shí)驗(yàn)研究;
1.4 實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、在線;
1.5 方法靈敏、準(zhǔn)確、高通量、普適性好。
2.款專為細(xì)胞生物學(xué)而研制的多通道、納瓦級(jí) 細(xì)胞微量量熱系統(tǒng)，適用于任何類型的培養(yǎng)細(xì)胞、酵母和培養(yǎng)細(xì)菌.
3. 溫度控制和穩(wěn)定性
CalScreener多通道細(xì)胞微量量熱儀系統(tǒng)微量量熱檢測限優(yōu)于50 nW，培養(yǎng)細(xì)胞檢出孔功率范圍也在3～10uW
4.立于細(xì)胞形態(tài)的無標(biāo)記檢測
5. 可測量細(xì)胞代謝產(chǎn)生的熱量，真正的表型應(yīng)答測量
6.可以細(xì)胞代謝和生物能量熱量進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)性測量
當(dāng)前許多現(xiàn)有的細(xì)胞生物分析技術(shù)依賴于“終點(diǎn)"測量，其中的數(shù)據(jù)為點(diǎn)數(shù)據(jù)，如報(bào)告基因檢測。

calScreener采集連續(xù)的數(shù)據(jù)流，以促進(jìn)動(dòng)力學(xué)行為研究，比如細(xì)胞生長或者凋亡。連續(xù)讀出方式更容易找到感興趣的時(shí)間點(diǎn)用來測量細(xì)胞活動(dòng)。
7.無需通路和具體目標(biāo)功能的先驗(yàn)知識(shí)
8.無需了解途徑相互作用，便可同時(shí)測量協(xié)多元化合物的協(xié)同效應(yīng)
主要應(yīng)用領(lǐng)域
SymCel臺(tái)專用于細(xì)胞分析而研制的微量熱量計(jì)，不僅適合的細(xì)胞代謝研究，而且還應(yīng)用于新藥物探索研發(fā),
藥物研發(fā)。
●化合物篩選
●先導(dǎo)[化合]物優(yōu)化
●弓形蟲研究
●生物制藥工藝優(yōu)化
●抗生素的發(fā)展
●環(huán)境監(jiān)測

• 藥物研發(fā)

1.1生物利用度—你的化合物能夠影響活體細(xì)胞嗎？
1.2靶目標(biāo)確認(rèn)
1.3命中驗(yàn)證；快速評(píng)估細(xì)胞作用影響
1.4在線毒性試驗(yàn)命中化合物快速過濾
1.5先導(dǎo)[化合]物優(yōu)化

• 蛋白生產(chǎn)

2.1高產(chǎn)克隆鑒定
2.2培養(yǎng)條件優(yōu)化

• 毒理學(xué)

3.1研究過程早期識(shí)別毒性事件

• 基礎(chǔ)研究

4.1代謝監(jiān)測
4.2增殖試驗(yàn)
4.3其他

系統(tǒng)應(yīng)用原理
物理、化學(xué)或生物刺激引起生物過程預(yù)期的代謝變化使用微量量熱法都可進(jìn)行有效的分析。

calPlate包括單個(gè)密封罩杯，用于保持培養(yǎng)細(xì)胞放置于一個(gè)恒溫室裝置中，且目標(biāo)溫度值設(shè)置精度在幾千開爾文之內(nèi)。
罩杯?？吭跓嵬繖z測傳感器即熱電偶之上。傳感器連接到一個(gè)相比于細(xì)胞培養(yǎng)罩杯質(zhì)量大許多的散熱片中。

所有產(chǎn)生的熱量將被轉(zhuǎn)移至散熱片，從而引起熱電偶傳感器信號(hào)正比例于熱流通量。

因此，所測熱量是立于相關(guān)的模型系統(tǒng)或過程。我們擁有一個(gè)無標(biāo)記、實(shí)時(shí)探測系統(tǒng)，可以應(yīng)用于更廣泛的生物系統(tǒng)檢測領(lǐng)域。

(1) 量熱法主要原理是測量由生物過程化學(xué)干預(yù)新陳代謝變化所引起的產(chǎn)熱變， 以及其他產(chǎn)生熱功率變化的誘導(dǎo)過程類型也可被監(jiān)測，

比如制藥生產(chǎn)中蛋白過表達(dá)。calScreener是基于培養(yǎng)細(xì)胞的熱反應(yīng)測量，且不依賴于任一具體或繁瑣的試驗(yàn)配方。

由于無須添加底物或事先了解具體途徑和靶目標(biāo)，因此，將大幅地縮減實(shí)驗(yàn)結(jié)果的時(shí)間及獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的花費(fèi)。
(2) calScreener產(chǎn)品的多樣性和速度使得其可被用于更廣的代謝試驗(yàn)應(yīng)用范圍。通過添加化學(xué)或生物化合物，

calScreener可以檢測到代謝率變化，并提供一個(gè)可直接測量細(xì)胞過程的方法，特別是無需了解代謝途徑的先驗(yàn)知識(shí)

或物質(zhì)效應(yīng)篩選的作用機(jī)理。
(3) calScreener是適用于監(jiān)測三維培養(yǎng)細(xì)胞反應(yīng)和行為的新興研究興趣方向，無標(biāo)記系統(tǒng)是完立的樣本形態(tài)。

基于三維培養(yǎng)的球形矩陣可用于研究細(xì)胞反應(yīng)和生物能量學(xué)。


calScreener不只限于上述這些應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)用領(lǐng)域僅僅由科學(xué)家的想象力所局限。我們大力鼓勵(lì)您能與我們討論無標(biāo)記

細(xì)胞分析想法和必要條件。


系統(tǒng)組成部分

• 熱電偶傳感控制系統(tǒng)模塊




• 48孔標(biāo)準(zhǔn)板calplate樣品恒溫槽


calplate樣品容器池是為保證calScreener系統(tǒng)性能正確而量身定制的耗材系列，作為樣本容器，

calPlate設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)的微量滴定板格式。系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)風(fēng)格很適合細(xì)胞生長與熱量測量的兩者需求。

calPlate系統(tǒng)不僅使用方便、節(jié)約成本，而且同時(shí)可大限度地減少環(huán)境負(fù)荷。

calplate樣品容器池適合粘壁細(xì)胞測試如肌肉、脂肪、腎臟、卵巢、肝臟等粘壁細(xì)胞。

48孔格式可同時(shí)對32個(gè)樣本細(xì)胞以2×8位置進(jìn)行測量，以便用作熱量測量參考以提升測量靈敏度和性能。
calPlate包括單個(gè)密封罩杯，用于保持培養(yǎng)的細(xì)胞放置于一個(gè)恒溫室裝置中，且目標(biāo)溫度值設(shè)置精度在幾千開爾文之內(nèi)。


3.CalView數(shù)據(jù)采集與分析軟件
內(nèi)部開發(fā)的應(yīng)用軟件具有用戶友好圖形界面，它允許用戶每個(gè)試驗(yàn)孔的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，

并可同時(shí)觀察所有試驗(yàn)過程的圖形窗口，以及單項(xiàng)試驗(yàn)圖的近視圖。

數(shù)據(jù)采集圖

數(shù)據(jù)分析圖
主要技術(shù)品規(guī)