在體外模擬體內(nèi)環(huán)境，人工控制無菌、溫度、酸堿度、氧氣與二氧化碳、營養(yǎng)條件等，使細(xì)胞正常生長、繁殖且保持主要結(jié)構(gòu)與功能，這種技術(shù)可以使單個細(xì)胞經(jīng)過控制培養(yǎng)成為大量的單細(xì)胞或者少分化的多細(xì)胞。
明美高分辨率2100萬像素相機(jī)MSX11拍攝貼壁細(xì)胞
依據(jù)生長狀態(tài)分類，細(xì)胞培養(yǎng)一般分為貼附型和懸浮型①貼壁型細(xì)胞：粘附是大多數(shù)有機(jī)體細(xì)胞在體內(nèi)生長發(fā)育的基本存在形式，一方面是細(xì)胞之間的相互接觸，另一表現(xiàn)是細(xì)胞外基質(zhì)之間的結(jié)合，基于這種特性，細(xì)胞之間才能相互結(jié)合形成組織，在體外培養(yǎng)時，也需要固相界面為細(xì)胞提供粘著點(diǎn)。②懸浮型：屬于非貼壁依賴的細(xì)胞，通常也會發(fā)生細(xì)胞質(zhì)膜與培養(yǎng)液底粘連，但面積一般不超過5%。該類型細(xì)胞一般來自血液、骨髓或脾，尤以血中白細(xì)胞、癌細(xì)胞為主要代表，在懸浮液中生長狀態(tài)良好時，顯微視角下細(xì)胞一般呈圓形，單個或小細(xì)胞團(tuán)。培養(yǎng)的細(xì)胞依據(jù)光學(xué)顯微鏡下的形態(tài)，主要可分為以下幾類：- 成纖維細(xì)胞型：一般起源于心肌，平滑肌，成骨細(xì)胞，血管內(nèi)皮等細(xì)胞。細(xì)胞呈梭形、扇形、星形或不規(guī)則三角形，中央有卵圓形核，胞質(zhì)常向外伸出3-5個長短不一的突起，生長時呈放射狀。細(xì)胞匯合過程中，細(xì)胞的生長呈放射狀、火焰狀或漩渦狀。
- 上皮細(xì)胞型：泛指形態(tài)上類似上皮細(xì)胞的培養(yǎng)細(xì)胞，起源于內(nèi)、外胚層的細(xì)胞如皮膚表皮及其衍生物、消化管上皮、肝胰、肺泡上皮等，一般呈扁平、不規(guī)則多邊形，中央有圓形核，細(xì)胞外觀透明，細(xì)胞彼此緊密相連成單層生長，生長時呈膜狀移動，處于膜邊緣的細(xì)胞總與膜相連。
- 淋巴母細(xì)胞樣型：胞體一般呈圓形，直徑在幾微米到十幾微米不等，細(xì)胞漿量少，胞核大，核周屆界明顯，多見于急性淋巴細(xì)胞白血病等。與上述兩種形態(tài)類型細(xì)胞不同，該類型細(xì)胞不是貼壁生長，而是懸浮生長。
生物體主要是由各種細(xì)胞組成的高度統(tǒng)一的整體，對單個細(xì)胞或某一種群細(xì)胞在體內(nèi)的活動和功能進(jìn)行研究是比較難實(shí)現(xiàn)的，細(xì)胞培養(yǎng)的意義在于，人工控制外界變量，一方面可以研究細(xì)胞的代謝、衰老等過程、藥物等對細(xì)胞的影響；另一方面，細(xì)胞培養(yǎng)可產(chǎn)生大量同類型的細(xì)胞群作為各類實(shí)驗(yàn)樣本，保證結(jié)果一致性和可重復(fù)性。目前細(xì)胞培養(yǎng)主要用于藥物篩選和開發(fā)，以及生物化合物（例如疫苗、治療性蛋白質(zhì)）的大規(guī)模制造：- 藥物作用機(jī)理研究：在培養(yǎng)的細(xì)胞中添加藥物作為變量，觀察研究藥物對細(xì)胞的作用機(jī)理與結(jié)果，進(jìn)而作為藥物機(jī)理的一個判斷依據(jù)。
- 新藥篩選：如化學(xué)合成藥物藥效研究、中藥有效成分的篩選與鑒定等。
- 疫苗開發(fā)研究：如病毒性疫苗的研究與開發(fā)（肝炎病毒疫苗、艾滋病疫苗等）、腫瘤疫苗（多肽疫苗）等。
- 基因工程藥物研究與開發(fā)：如干擾素研究與開發(fā)，細(xì)胞生長因子研究與開發(fā)等。
- 細(xì)胞工程藥物研究與開發(fā)：生物活性多肽研究與開發(fā)，人參皂甙、紫杉醇等生物活性成分研究與開發(fā)。
- 單克隆抗體制備：包括診斷用單克隆抗體，治療用單克隆抗體。
- 基因轉(zhuǎn)移（轉(zhuǎn)染）研究：向受體細(xì)胞中導(dǎo)入外源基因，改造細(xì)胞遺傳性狀。一種方式是在轉(zhuǎn)入的基因中添加熒光標(biāo)記物，用以篩選出轉(zhuǎn)化細(xì)胞，這一步通常需要使用熒光顯微鏡進(jìn)行篩選判斷標(biāo)記的轉(zhuǎn)染細(xì)胞。
- 未經(jīng)染料標(biāo)記的活細(xì)胞透明度大，折光性強(qiáng)，輪廓不清，常規(guī)的明場觀察較難將其從培養(yǎng)液中區(qū)分開來，對于這類低反差的活細(xì)胞，需要使用相差觀察或霍夫曼調(diào)制相襯觀察等方法，使無色透明活細(xì)胞也能輕松被識別。
- 細(xì)胞培養(yǎng)需要各種專業(yè)設(shè)備，細(xì)胞房空間一般較為局促，超凈工作臺留給細(xì)胞觀察的空間也非常有限，利用有限空間對于設(shè)備的小巧化和集約化提出了更高的要求。對于熒光顯微鏡，使用LED光源替代占地空間大的汞燈是十分必要的，小尺寸但集合多種觀察方式的活細(xì)胞成像儀對于有限空間的高效利用也是很好的解決方案。
- 對于工業(yè)化生產(chǎn)如疫苗、單克隆抗體、基因重組藥物等，需要使用細(xì)胞工廠之類的大規(guī)模培養(yǎng)，由于容器大小高度的限制，就要求顯微鏡有更大的載物臺和工作空間尺寸。
①典型解決方案：倒置顯微鏡MI52-N + 顯微鏡相機(jī)MS60/MSX11/MDX10- 倒置顯微鏡，標(biāo)配明場和相差觀察，適合觀察活細(xì)胞
- 載物臺可匹配主流規(guī)格培養(yǎng)容器，也可拆下移動平臺節(jié)省空間
- 可升級熒光觀察成為MF52-N，可升級MS23/MC50-S熒光相機(jī)
②大尺寸培養(yǎng)皿適配方案：細(xì)胞工廠顯微鏡MI52-CF + 顯微鏡相機(jī)MS60/MSX11/MDX10
- 倒置顯微鏡，標(biāo)配明場和相差觀察，適合觀察活細(xì)胞
- 大尺寸載物臺，大工作距離，可對十層細(xì)胞工廠進(jìn)行觀察（MF52-CF）
③局促細(xì)胞房空間解決方案：活細(xì)胞成像儀MCS11/MCS21 + 手機(jī)/平板電腦- 可用電腦平板無線連接相機(jī)，避免線材造成不便
④大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)解決方案：多層細(xì)胞工廠成像儀MCF400- 實(shí)時遠(yuǎn)程自動監(jiān)控，可溯源
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