在細(xì)胞生物學(xué)研究領(lǐng)域，揭示細(xì)胞異質(zhì)性、行為模式及功能機(jī)制一直是重要的研究方向。單細(xì)胞動(dòng)態(tài)追蹤作為關(guān)鍵研究方法，對于深入理解細(xì)胞特性具有不可替代的作用。然而，傳統(tǒng)技術(shù)存在諸多局限性，如標(biāo)記干擾、光毒性損傷以及有限通量等問題，導(dǎo)致難以在真實(shí)微環(huán)境下對細(xì)胞進(jìn)行長期觀測。
 
在此背景下，活細(xì)胞動(dòng)態(tài)全息定量成像分析系統(tǒng)HoloMonitor應(yīng)運(yùn)而生，它創(chuàng)新性地整合了數(shù)字全息顯微技術(shù)與自動(dòng)化單細(xì)胞追蹤算法，為細(xì)胞研究提供了無標(biāo)記、全自動(dòng)的單細(xì)胞動(dòng)態(tài)分析平臺(tái)，有望重新定義活細(xì)胞研究模式。
 
非侵入式自動(dòng)化單細(xì)胞追蹤分析方案
 
活細(xì)胞動(dòng)態(tài)全息定量成像分析系統(tǒng)HoloMonitor配備智能化軟件，可對貼壁細(xì)胞進(jìn)行連續(xù)、無標(biāo)記的動(dòng)態(tài)監(jiān)測與追蹤，在單細(xì)胞尺度上實(shí)現(xiàn)細(xì)胞異質(zhì)性的深度解析。該系統(tǒng)基于創(chuàng)新的數(shù)字全息成像技術(shù)，無需任何標(biāo)記或染色即可精準(zhǔn)獲取細(xì)胞形態(tài)、遷移軌跡、增殖動(dòng)力學(xué)等關(guān)鍵參數(shù)。此外，系統(tǒng)可選配熒光模塊，將綠色熒光維度與全息數(shù)據(jù)有機(jī)融合，構(gòu)建多模態(tài)互補(bǔ)的分析體系。
 
通過內(nèi)置在培養(yǎng)箱環(huán)境，HoloMonitor系統(tǒng)支持24小時(shí)不間斷觀測，在標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)條件下打造了一個(gè)真正的“活細(xì)胞實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)”。這種長期穩(wěn)定的觀測能力，結(jié)合全自動(dòng)分析流程，使研究從傳統(tǒng)的靜態(tài)終點(diǎn)檢測跨越到動(dòng)態(tài)過程解析的新階段。
 
HoloMonitor優(yōu)勢解析
1. 高效省時(shí)：自動(dòng)化單細(xì)胞追蹤顯著提升分析效率
? 引導(dǎo)式操作界面大幅降低人為誤差，提升實(shí)驗(yàn)效率。
? 智能追蹤算法實(shí)現(xiàn)即時(shí)數(shù)據(jù)分析和可視化呈現(xiàn)。
? 支持原始數(shù)據(jù)導(dǎo)出，滿足深度分析需求。
 
2. 非侵入性：無需細(xì)胞染色或標(biāo)記即可追蹤細(xì)胞
? 無標(biāo)記檢測技術(shù)保障細(xì)胞天然狀態(tài)。
? 培養(yǎng)箱內(nèi)原位成像保持真實(shí)微環(huán)境。
? 專為長期活細(xì)胞研究設(shè)計(jì)的完整性解決方案。
 
3. 高信息量：獲取細(xì)胞群體中每個(gè)單細(xì)胞的全面數(shù)據(jù)
? 一次實(shí)驗(yàn)即可獲得更全面的分析結(jié)果。
? 單次檢測解析30+細(xì)胞形態(tài)學(xué)參數(shù)。
? 高精度運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤單細(xì)胞及細(xì)胞群體動(dòng)態(tài)。
 
4. 操作簡便：直觀方便的軟件為日常實(shí)驗(yàn)室流程和細(xì)胞培養(yǎng)工作提供全面支持
? 專為細(xì)胞研究賦能的細(xì)胞成像與量化分析軟件。
? 多重檢測聯(lián)用技術(shù)，讓單一實(shí)驗(yàn)產(chǎn)出多維數(shù)據(jù)，拓展更廣闊的研究維度。
? 一套數(shù)據(jù)多維解析： 基于原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可額外分析增殖周期、毒性效應(yīng)及藥敏反應(yīng)等關(guān)鍵指標(biāo)。
 
HoloMonitor典型數(shù)據(jù)產(chǎn)出
1. 細(xì)胞特征圖：呈現(xiàn)詳細(xì)的動(dòng)態(tài)形態(tài)學(xué)參數(shù)

熒光擴(kuò)展模塊可在無標(biāo)記全息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上增加綠色熒光維度，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)細(xì)胞行為關(guān)聯(lián)分析。
 
2. 細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡圖：包含運(yùn)動(dòng)速度、遷移路徑及遷移方向性等數(shù)據(jù)

細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡圖可精準(zhǔn)追蹤每個(gè)細(xì)胞的遷移路徑。
 
3. 延時(shí)圖像與視頻：記錄細(xì)胞活動(dòng)的動(dòng)態(tài)過程

單細(xì)胞級(jí)動(dòng)力學(xué)形態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)追蹤，解析細(xì)胞細(xì)微變化。
 
4. 細(xì)胞譜系樹狀圖：展示所有追蹤細(xì)胞及其家族關(guān)系

細(xì)胞譜系樹狀圖完整呈現(xiàn)整個(gè)細(xì)胞家族隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)過程。
 
前沿應(yīng)用案例
 
案例一：3D打印生物材料評估
在高精度3D打印領(lǐng)域，開發(fā)高效低毒光引發(fā)劑是關(guān)鍵挑戰(zhàn)。研究人員創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了一系列C1 - C5作為新型I型光引發(fā)劑。
研究顯示，這些化合物在405 nm、450 nm LED及太陽光下均表現(xiàn)出優(yōu)異的可見光吸收特性，其中C5表現(xiàn)尤為突出。分子模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，C5的光聚合效率顯著優(yōu)于商用光引發(fā)劑MBF、TPO和BAPO，最高提升達(dá)132%，并能實(shí)現(xiàn)高精度大尺寸3D打印。在此實(shí)驗(yàn)中,Holomonitor M4系統(tǒng)評估新型I型光引發(fā)劑C5對C3H10 T1/2細(xì)胞的毒性（以TPO為對照），發(fā)現(xiàn)TPO會(huì)抑制細(xì)胞增殖、降低匯合度、減緩遷移并誘導(dǎo)凋亡，C5處理組的C3H10 T1/2細(xì)胞不僅保持健康形態(tài)和行為，其數(shù)量、匯合度及遷移速度均有顯著提升。
這些結(jié)果充分證明C5兼具高效光引發(fā)性能和優(yōu)異的生物相容性，既能滿足高精度3D打印的工藝要求，又展現(xiàn)出顯著的臨床應(yīng)用潛力，為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的3D打印應(yīng)用提供了新的材料選擇。

圖1.C5和TPO對C3H10 T1/2細(xì)胞毒性的比較
監(jiān)測指標(biāo)包括：(a)細(xì)胞數(shù)量、(b)細(xì)胞匯合度、(c)遷移速度、(d)隨時(shí)間變化的細(xì)胞形態(tài)，并對(e)C5和(f)TPO進(jìn)行了單細(xì)胞追蹤分析。
 
案例二：腫瘤治療響應(yīng)研究
本研究開發(fā)了一種基于明膠/絲素蛋白復(fù)合水凝膠系統(tǒng)，并通過交聯(lián)玻連蛋白（VN）構(gòu)建了仿生3D腫瘤微環(huán)境，用于模擬侵襲性神經(jīng)母細(xì)胞瘤（NB）并評估其對西侖吉肽（CLG）的長期藥物響應(yīng)。利用HoloMonitor M4活細(xì)胞分析系統(tǒng)觀察到，CLG能顯著誘導(dǎo)MYCN擴(kuò)增型SK-N-BE(2)和ALK突變型SH-SY5Y兩種NB細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞脫落。值得注意的是，未包埋水凝膠的單層細(xì)胞持續(xù)表現(xiàn)出脫落和聚集現(xiàn)象，而3D水凝膠培養(yǎng)體系則揭示了兩種細(xì)胞系的對藥物差異化響應(yīng)：SK-N-BE(2)細(xì)胞表現(xiàn)出更強(qiáng)抗凋亡能力，而SH-SY5Y細(xì)胞對CLG更為敏感。
這一發(fā)現(xiàn)不僅證實(shí)了3D培養(yǎng)體系在模擬腫瘤微環(huán)境方面的優(yōu)勢，更揭示了不同基因型NB細(xì)胞抗凋亡機(jī)制差異，為神經(jīng)母細(xì)胞瘤的精準(zhǔn)治療提供新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。