細(xì)胞電生理技術(shù)作為一種在實(shí)踐中形成的，具有可操作性的電生理檢測方法，可以在同一時(shí)間采集到多量細(xì)胞的動作電位，對于深化研究大腦神經(jīng)細(xì)胞及其網(wǎng)絡(luò)的工作原理，研發(fā)新的神經(jīng)修復(fù)技術(shù)有很大的意義。近年來快速發(fā)展的神經(jīng)細(xì)胞電生理技術(shù)主要有兩種類型：膜片鉗技術(shù) ( PCRT ) 和在體多通道微電極陣列神經(jīng)信號技術(shù) ( M-NEMEA )。

傳統(tǒng)膜片鉗技術(shù)對工作臺的機(jī)械穩(wěn)定性要求較高，維持長時(shí)間記錄難度較大；無法測知細(xì)胞靜息膜電位的大??；更換內(nèi)外液比較困難。對于普通使用者來說，練習(xí)至能夠熟練上手膜片鉗需要的時(shí)間長，培訓(xùn)成本太高。

MaxWell 細(xì)胞生物電信號功能成像系統(tǒng) 基于HD-MEA的高密度微電極陣列技術(shù)，相較于傳統(tǒng)微電極陣列神經(jīng)信號技術(shù)具有更高分辨率。MaxWell生物芯片，是目前世界上Z先進(jìn)的電生理信號讀取平臺之一，可用于體外細(xì)胞電信號的讀取和電刺激實(shí)驗(yàn)。

基于 CMOS 傳感器技術(shù)制造的高密度微電極陣列（HD-MEA）系統(tǒng)，MaxWell 生物芯片是在單個(gè)MEA芯片內(nèi)，整合了功能強(qiáng)大的信號放大器、濾波器和數(shù)字化儀集成電路，可用于芯片上的細(xì)胞生物電信號記錄。芯片上每個(gè)細(xì)胞可以被多個(gè)電極記錄或給予電刺激，可用于單細(xì)胞活動、以及整個(gè)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)動態(tài)的長期監(jiān)測。

通過記錄細(xì)胞活性，在MEA上確定細(xì)胞定位。下圖顯示熒光染色后顯微鏡下的細(xì)胞位置（ MAP2染色神經(jīng)元細(xì)胞，放大系數(shù)10x）和 MaxOne 芯片檢測到的生物電信號的細(xì)胞位置緊密相關(guān)。生物電信號電子圖像在提供細(xì)胞的位置的同時(shí)，可以檢測多種細(xì)胞活性特征，包括活動頻率和振幅。

智能細(xì)胞群體信號記錄

單細(xì)胞長期追蹤

通過選用細(xì)胞信號尖峰率，振幅等細(xì)胞信號參數(shù)組合定義單個(gè)細(xì)胞特性。柵格圖展示了利用1,024個(gè)電極檢測到的神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)活動的動態(tài)變化。

軸突電信號追蹤

通過分析細(xì)胞生物電信號成像，研究亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)特征，例如單個(gè)神經(jīng)元的軸突。生物電信號成像分辨率極高，甚至可以追蹤動作電位在軸突上的傳導(dǎo)過程中速度的變化。這項(xiàng)技術(shù)為神經(jīng)突電信號傳導(dǎo)提供更新的研究參數(shù)。

應(yīng)用領(lǐng)域

• 可放置在細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測；

• 可用于活體組織切片實(shí)驗(yàn)；

• 可使用直立顯微鏡進(jìn)行檢查；

• 可用于不同生物學(xué)體外檢測（視網(wǎng)膜，腦切片，誘導(dǎo)干細(xì)胞或細(xì)胞培養(yǎng)等）。

一、干細(xì)胞誘導(dǎo)神經(jīng)元

通過生物電活動信號獲取iPSC誘導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞活動的高分辨率成像。

MaxOne可記錄整個(gè)樣本的多個(gè)神經(jīng)元活動和無需任何標(biāo)記的電信號成像。使用MaxOne獲得的細(xì)胞外動作電位（EAP）活動圖提供了以下信息：

• 產(chǎn)生自發(fā)性電信號的細(xì)胞位置
  

• EAP細(xì)胞外電信號的振幅幅度

• 細(xì)胞動作電位活動頻率。

研究細(xì)胞成熟度和放電活性

可同時(shí)檢測數(shù)百個(gè)iPSC干細(xì)胞誘導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞的動作電位沿著軸突傳播的情況。MaxOne用高質(zhì)量的信號和前所未有的高時(shí)空分辨率來檢測神經(jīng)元的電生理活動，甚至可檢測單個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞動作電位沿軸突傳播的情況。

• 檢測單個(gè)神經(jīng)元動作電位在不同生長天數(shù)內(nèi)的在軸突傳播速度變化。

• 分析動作電位在軸突上的傳導(dǎo)速度。

• 比較健康和疾病模型細(xì)胞之間的軸突動作電位傳播速度。

二、視網(wǎng)膜實(shí)驗(yàn)研究

動作電位信號分類

多電極同時(shí)檢測同一視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（RGC）的動作電位信號。電極位置提供了額外的空間信息，提高了信號分類的準(zhǔn)確性。

檢測視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（RGC）的感光功能

讀取并識別MEA上的每個(gè)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的所屬類型。可以使用MaxOne記錄和分析MEA上每個(gè)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（RGC）的感光響應(yīng)。

MaxOne的信噪比+高時(shí)空分辨率使分析RGC細(xì)胞軸突信號成為可能。通過用靜態(tài)燈閃爍給視網(wǎng)膜不同的視覺刺激，激發(fā)不同RGC細(xì)胞相應(yīng)的電生理活動，并區(qū)分RGC細(xì)胞類型：ON類型，OFF類型或ON-OFF類型?？梢酝ㄟ^移動光刺激來激發(fā)方向選擇性RGC的生物電信號反應(yīng)。

三、腦切片實(shí)驗(yàn)研究

捕獲單個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的場電信號

用MEA技術(shù)記錄活躍神經(jīng)元細(xì)胞高質(zhì)量的生物電信號。

• 可以同時(shí)記錄來自完整神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的局部場電位和動作電位信號。
  

• 低噪聲信號有助于從實(shí)驗(yàn)中提取神經(jīng)元活動特征。

• 可以捕獲和分析在大腦區(qū)域間傳播的局部場電位信號。

大規(guī)模神經(jīng)元及突觸投射的電生理成像

神經(jīng)元動作電位信號的分類組織切片固定裝置提取并分析腦組織中每個(gè)活動神經(jīng)元的動作場電位，軸突投射和突觸后信號。MaxOne不但可以檢測腦切片中的神經(jīng)元動作電位信號，同時(shí)還可以通過電刺激激發(fā)神經(jīng)元活動。

• 讀取并提取腦切片具有神經(jīng)元活性的區(qū)域，并繪制神經(jīng)元動作電位信號活動成像圖。
  

• 可以通過記錄并分析由動作電位信號激發(fā)后形成的+/-波幅峰值對神經(jīng)元突觸后細(xì)胞活動進(jìn)行描繪。

四、心肌細(xì)胞研究

使用高分辨率功能量化分析藥物對心肌細(xì)胞的影響。

MaxOne可提取電生理特性，如振幅，頻率和波傳播。

• 找到細(xì)胞群生物電波的傳播原點(diǎn)，并測量波的傳播方向。
  

• 可通過記錄前所未有的數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)，在數(shù)天內(nèi)連續(xù)檢測野生型心肌細(xì)胞活動特征。

• 檢測健康心肌細(xì)胞對藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)的短期和長期反應(yīng)。

眾多出版物刊登該項(xiàng)技術(shù)

在Nature，Neuron等ding級學(xué)術(shù)期刊多次刊登過利用該項(xiàng)技術(shù)攥寫的實(shí)驗(yàn)文章。

出版物涉及 hd-mea 技術(shù)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)記錄以及對心肌細(xì)胞、視網(wǎng)膜細(xì)胞、腦切片和神經(jīng)元的研究。

MaxWell 細(xì)胞生物電信號功能成像系統(tǒng) 使用的 Cmos 技術(shù)可顯著減小放大器的尺寸, 使得在同一芯片上將電路與每平方毫米數(shù)千個(gè)電極集成在一起成為可能，讓細(xì)胞 (甚至亞細(xì)胞) 級分辨率實(shí)驗(yàn)得以實(shí)現(xiàn)。這將大大提高電生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的可操作性，讓原本程序繁雜的操作得到簡化，成倍地提高研究人員的實(shí)驗(yàn)效率。

（來源：廣州云星科學(xué)儀器有限公司）

二極管陣列檢測器，英文表述為PDA(photo-diode array)、PDAD(photo-diode array detector)或DAD (Diode array detector)，是上個(gè)世紀(jì)八十年代發(fā)展起來一種用于液相色譜檢測的光學(xué)多通道檢測器。

下面就二極管陣列檢測器的一些基礎(chǔ)知識進(jìn)行匯總，借此可以對該類型檢測器有個(gè)基本的了解：

1.光源

光源 ---提供紫外可見波段的波長，可以利用氘燈（D2）作為光源提供紫外可見波段的光源（190~800nm）也有波段范圍為190~640nm一說；也可以利用氘燈（D2）和鎢燈（W）聯(lián)合作為光源，氘燈提供紫外段光源（190~380nm），鎢燈提供可見波段的光源（380~800nm）。

圖1 2998 PDA二極管陣列檢測器交互顯示圖

2.二極管陣列 

二極管陣列 ---工作原理如下：當(dāng)光照射到二極管陣列上時(shí)，受到光照的光敏二極管便產(chǎn)生光電流，光電流使與二極管并聯(lián)的電容器放電。光越強(qiáng)，產(chǎn)生的光電流越大，電容器放電越快，放電后的電壓就越低?？梢酝ㄟ^測定再充電電流或再充電的電荷值以代表待測的光強(qiáng)值。目前在售的二極管陣列檢測器多是512個(gè)或者1024個(gè)二極管陣列。

3.三維譜圖 

三維譜圖 ---一次測試可以得到待測組分的光譜、色譜的三維譜圖，為組分的定性、定量分析判定提供了更多可以參考的依據(jù)。

4.檢測與定量 

檢測與定量 ---被測組分對紫外光或可見光存在吸收（檢測基礎(chǔ)），且吸收強(qiáng)度與組分濃度成正比，即朗伯比爾定律（定量基礎(chǔ)）。二極管陣列檢測器的一般定量影響參數(shù)如圖2描述：

圖2 朗伯比爾定律

5.光路系統(tǒng) 

光路系統(tǒng) ---二極管陣列檢測器使光源發(fā)出的光聚集后先通過流通池再通過光柵分光進(jìn)行檢測（白光通過流通池然后由光柵將復(fù)合光分為各個(gè)波長的單色光），這與紫外檢測器正好相反，也就是所謂的反轉(zhuǎn)光路（如圖3所示）。

圖3 光路系統(tǒng)

6.峰內(nèi)點(diǎn)數(shù) 

峰內(nèi)點(diǎn)數(shù) ---一般來說，分析物峰內(nèi)30個(gè)點(diǎn)可以滿足數(shù)量測定要求。峰內(nèi)點(diǎn)數(shù)過少，峰形不足以被正確的描述；峰內(nèi)點(diǎn)數(shù)太多，占據(jù)內(nèi)存空間會加大，造成系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。

圖4 峰內(nèi)點(diǎn)數(shù)

在方法編輯中，選擇合適的采樣率十分重要。此外，采樣率也會對基線造成影響，具體見下圖。

圖5 采樣頻率變化對于基線的影響

7.二極管陣列檢測器的優(yōu)點(diǎn) 

二極管陣列檢測器的 優(yōu)點(diǎn) ---①全波長測定（190~800nm）；②一次分析確定合適的波長（光譜掃描可確定在當(dāng)前檢測條件下的Z佳吸收波長）；③檢測多種波長（多通道模式）；④峰純度分析（取光譜圖上不同處的吸光度理論比值與實(shí)際比值對比驗(yàn)證峰純度）；⑤峰識別（取點(diǎn)對比光譜，光譜圖是否一致可作為組分另一種定性依據(jù)）。

8.二極管陣列檢測器的缺點(diǎn) 

二極管陣列檢測器的 缺點(diǎn) ---①造價(jià)昂貴；②針對特定物質(zhì)的檢測靈敏度和響應(yīng)值不如紫外檢測器，相差一到兩個(gè)數(shù)量級。

二極管陣列檢測器，作為一種液相檢測器，在方法開發(fā)與建立的過程中為使用者提供了更多的便利。此外在譜圖的解析過程中，光譜的引入也在一定程度上彌補(bǔ)了色譜定性能力不足的缺陷。隨著以后技術(shù)的愈加成熟，相信二極管陣列檢測器在液相色譜檢測中能發(fā)揮更重要的作用。

2019-12-12 15:50:20  來源: 檢測家

原文地址：http://www.easylabplus.com/index-news-describe-html-819.html