細胞粘附力測量儀是一種用于精確測量細胞與基質之間相互作用力的專業儀器,在細胞生物學、生物醫學工程等領域有重要應用。該儀器通過精確測量細胞與基質之間的相互作用力,幫助研究人員深入了解細胞行為、疾病機制以及開發新的治療方法。例如,德國JPK公司的CellHesion 200系統,可測量細胞之間、細胞與基底之間的相互作用,還能定量測量細胞彈性和對外加機械壓力的細胞響應,提供精確到單個分子的單細胞定量測量結果。其創新方法以高數據質量為細胞相互作用研究提供支持,軟件可自動確定與細胞粘附力相關的重要參數。
一、實驗準備
選擇基質蛋白
根據研究目的選擇合適的基質蛋白(如膠原蛋白、纖連蛋白、層粘連蛋白),用PBS緩沖液配制適宜濃度(如2-10μg/mL),均勻涂覆在實驗板(如96孔板)底部,4℃過夜孵育或37℃孵育1-2小時,確保蛋白固定。
封閉非特異性結合位點
用1%BSA(牛血清白蛋白)或10%胎牛血清室溫封閉實驗板30分鐘至1小時,減少細胞非特異性黏附。
細胞準備
選擇對數生長期細胞,用胰酶消化后離心收集,用無血清培養基重懸,調整細胞濃度至5×10?-5×10?/mL(根據細胞類型調整)。
二、儀器設置
校準傳感器
根據儀器說明書,使用標準樣品(如已知粘附力的細胞或材料)校準力傳感器,確保測量精度(通常分辨率達0.1nN)。
設置參數
接觸時間:根據實驗需求設定細胞與基質接觸時間(如5、10、15、20、25分鐘)。
提拉速度:設定探針提拉速度(如1μm/s),確保動態測量穩定性。
環境控制:若儀器集成環境控制模塊,設置溫度(如37℃)、CO?濃度(如5%)等參數,模擬生理條件。
三、細胞處理與接種
接種細胞
將細胞懸液加入預包被基質蛋白的實驗板中,每孔5000-1×10?個細胞(根據孔板大小調整),設立3-5個復孔以減少誤差。
孵育
將實驗板放入恒溫培養箱(37℃,5%CO?)孵育設定時間,使細胞充分黏附。
四、測量執行
去除未黏附細胞
孵育結束后,用預溫的PBS緩沖液輕柔洗滌實驗板2-3次,去除未黏附細胞。
固定細胞(可選)
若需長期保存或后續染色分析,用4%多聚甲醛固定細胞15-20分鐘,再用PBS洗滌。
啟動測量
機械法:將中空探針下降至接觸細胞表面,當測力系統輸出力達到設定閾值(如50nN)時停止下降,計時后以設定速度(如1μm/s)提拉探針,上升距離60μm,記錄力-位移曲線。
熒光法:若結合熒光標記,用熒光酶標儀檢測熒光強度(如鈣黃綠素標記,激發波長488nm,發射波長520nm),熒光強度與黏附細胞數量成正比。
微流控技術:在微通道中施加剪切力(如0.5-5 dyn/cm²),模擬生理流動環境,實時監測細胞黏附動態。
五、數據記錄與分析
提取關鍵參數
從力-位移曲線中提取最大黏附力、黏附時間、黏附面積等參數,或根據熒光強度計算黏附率(公式:黏附率=(實驗組OD值/最大黏附組OD值)×100%)。
統計分析
使用GraphPad Prism等軟件進行ANOVA方差分析,計算標準差與變異系數,驗證結果顯著性(p<0.05)。
可視化呈現
繪制黏附力-時間曲線、黏附率柱狀圖等,結合顯微鏡圖像(如結晶紫染色、吉姆薩染色)直觀展示結果。
六、實驗后清理
清洗儀器
用去離子水或專用清潔劑清洗探針、培養皿等部件,避免殘留物影響下次實驗。
關閉儀器
依次關閉環境控制模塊、光學模塊、軟件系統,最后關閉電源。
數據備份
將原始數據保存至本地硬盤或云端,建立實驗檔案以便追溯。