细胞粘附力测量仪是一种用于精确测量细胞与基质之间相互作用力的专业仪器,在细胞生物学、生物医学工程等领域有重要应用。该仪器通过精确测量细胞与基质之间的相互作用力,帮助研究人员深入了解细胞行为、疾病机制以及开发新的治疗方法。例如,德国JPK公司的CellHesion 200系统,可测量细胞之间、细胞与基底之间的相互作用,还能定量测量细胞弹性和对外加机械压力的细胞响应,提供精确到单个分子的单细胞定量测量结果。其创新方法以高数据质量为细胞相互作用研究提供支持,软件可自动确定与细胞粘附力相关的重要参数。
一、实验准备
选择基质蛋白
根据研究目的选择合适的基质蛋白(如胶原蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白),用PBS缓冲液配制适宜浓度(如2-10μg/mL),均匀涂覆在实验板(如96孔板)底部,4℃过夜孵育或37℃孵育1-2小时,确保蛋白固定。
封闭非特异性结合位点
用1%BSA(牛血清白蛋白)或10%胎牛血清室温封闭实验板30分钟至1小时,减少细胞非特异性黏附。
细胞准备
选择对数生长期细胞,用胰酶消化后离心收集,用无血清培养基重悬,调整细胞浓度至5×10⁴-5×10⁵/mL(根据细胞类型调整)。
二、仪器设置
校准传感器
根据仪器说明书,使用标准样品(如已知粘附力的细胞或材料)校准力传感器,确保测量精度(通常分辨率达0.1nN)。
设置参数
接触时间:根据实验需求设定细胞与基质接触时间(如5、10、15、20、25分钟)。
提拉速度:设定探针提拉速度(如1μm/s),确保动态测量稳定性。
环境控制:若仪器集成环境控制模块,设置温度(如37℃)、CO₂浓度(如5%)等参数,模拟生理条件。
三、细胞处理与接种
接种细胞
将细胞悬液加入预包被基质蛋白的实验板中,每孔5000-1×10⁵个细胞(根据孔板大小调整),设立3-5个复孔以减少误差。
孵育
将实验板放入恒温培养箱(37℃,5%CO₂)孵育设定时间,使细胞充分黏附。
四、测量执行
去除未黏附细胞
孵育结束后,用预温的PBS缓冲液轻柔洗涤实验板2-3次,去除未黏附细胞。
固定细胞(可选)
若需长期保存或后续染色分析,用4%多聚甲醛固定细胞15-20分钟,再用PBS洗涤。
启动测量
机械法:将中空探针下降至接触细胞表面,当测力系统输出力达到设定阈值(如50nN)时停止下降,计时后以设定速度(如1μm/s)提拉探针,上升距离60μm,记录力-位移曲线。
荧光法:若结合荧光标记,用荧光酶标仪检测荧光强度(如钙黄绿素标记,激发波长488nm,发射波长520nm),荧光强度与黏附细胞数量成正比。
微流控技术:在微通道中施加剪切力(如0.5-5 dyn/cm²),模拟生理流动环境,实时监测细胞黏附动态。
五、数据记录与分析
提取关键参数
从力-位移曲线中提取最大黏附力、黏附时间、黏附面积等参数,或根据荧光强度计算黏附率(公式:黏附率=(实验组OD值/最大黏附组OD值)×100%)。
统计分析
使用GraphPad Prism等软件进行ANOVA方差分析,计算标准差与变异系数,验证结果显著性(p<0.05)。
可视化呈现
绘制黏附力-时间曲线、黏附率柱状图等,结合显微镜图像(如结晶紫染色、吉姆萨染色)直观展示结果。
六、实验后清理
清洗仪器
用去离子水或专用清洁剂清洗探针、培养皿等部件,避免残留物影响下次实验。
关闭仪器
依次关闭环境控制模块、光学模块、软件系统,最后关闭电源。
数据备份
将原始数据保存至本地硬盘或云端,建立实验档案以便追溯。