RTCA-S16

xCELLigence RTCA S16實時無標記細胞功能分析儀是艾森生物（ACEA Biosciences）自主研發的一款結構緊湊的、新型細胞自動化分析系統。其核心技術是基于電阻抗傳感器原理的細胞檢測，能夠實時檢測細胞的生長、增殖、毒性、粘附及形態變化等動態生物學反應過程。實驗時，細胞分析儀置于CO2培養箱內，裝有xCELLigence RTCA S16軟件的電腦操控整個系統的運行并可進行數據分析。 E-Plate16 的底部整合有微金電子傳感器芯片，當貼壁生長在微電極表面的細胞引起電極界面阻抗的改變時，該阻抗值的變化直接反映細胞的生物學狀態。由此，xCELLigence RTCA S16在細胞生理狀態下，實時、連續、定量跟蹤細胞形態和增殖分化改變，為細胞水平的分析研究提供了一個實時動態信息獲取的獨特方法。xCELLigence RTCA S16細胞功能分析儀可廣泛應用于細胞生物學、分子生物學、腫瘤學、生物化學、毒理學等多種學科領域及藥物篩選、研發、生產及質量控制過程。

_{圖1.細胞阻抗裝置概述在單元格添加之前和之后顯示單個孔的側視圖。電極和電池都不被拉伸（為了清晰起見，它們被放大）。在不存在電池的情況下，電流自由流動通過培養基，完成電極之間的電路。由于細胞在電極上粘附并增殖，電流流動受阻，提供了細胞數量，細胞大小/形態以及細胞 - 基質附著質量的非常靈敏的讀數。}

細胞阻抗說明

在細胞生物化學測定和全身生物體內實驗之間定位，基于細胞的測定是基礎和應用生物學研究不可缺少的工具。然而，許多基于細胞的測定法的作用通過以下方式被減少：（1）需要使用標記；（2）與連續監測不相容（即僅產生終點數據）；（3）與正交試驗不相容；（ 4）無法提供客觀/定量的讀數。然而，這些缺點都是通過非侵入性的，無標記的和實時的細胞阻抗測定來克服的。 細胞阻抗測定的功能單元是融合到微量滴定板孔的底部表面的一組金微電極（圖1）。當浸沒在導電溶液（如緩沖液或標準組織培養基）中時，在這些電極上施加電位會使電子離開負極，通過本體溶液，然后沉積到正極端以完成電路。因為這種現象取決于電極與本體溶液相互作用，所以在電極 - 溶液界面處的粘附細胞的存在阻礙了電子流動。該阻抗的大小取決于細胞的數量，細胞的大小和形狀以及細胞 - 基底附著質量。重要的是，金微電極表面和施加的電位（22 mV）都不影響細胞的健康或行為。

阻抗電極

ACEA的實時微電子檢測板—E-Plate板每孔中的金微電極生物傳感器覆蓋70-80％的表面積（取決于是否存在視野區域）。而不是圖1所示的簡化的電極對，每個孔中的電極被連接成形成交錯陣列的“線”（圖2）。這種布置可以同時監測細胞群體，從而提供精確的靈敏度：附著于板的細胞數，細胞的大小/形態以及細胞 - 基質附著質量。

_{圖2. ACEA實時微電子檢測板}— _{E-Plate板上的阻抗電極。 （A）實時微電子檢測板的每個孔中使用的叉指電極的簡化示意圖。電極沒有按比例繪制（僅顯示一些電極，為了清晰起見，它們已被放大）。雖然細胞也可以在金電極表面上可視化，但在中間的無電極區域有助于顯微成像（亮場，熒光等）。（B）16孔E-Plate板中單井的照片。（C）放大陰影電極和未染色人體細胞的明場圖像。（D）復合顯微鏡中觀察到的金電極和結晶紫染色的人細胞。}

實時阻力跟蹤說明

使用稱為細胞指數（CI）的無單位參數報告了由貼壁細胞引起的電子流的阻抗，其中CI=(時間點n阻抗-不存在細胞時阻抗）/標稱阻抗值。圖3提供了在建立和運行凋亡實驗過程中實時阻抗曲線的通用示例。在細胞添加到孔中的頭幾個小時之后，阻抗快速增加。這是由于懸浮液中的細胞脫落，沉積在電極上并形成局部粘連。如果添加的細胞的初始數量低，并且在井底上存在空的空間，則細胞將增殖，導致CI逐漸但穩定增加。當細胞達到匯合CI值時，反映了大容量介質可接近的電極表面積不再改變的事實。此時加入細胞凋亡誘導劑導致CI降低至零。雖然這個通用實例涉及細胞融合時的藥物添加，基于阻抗的測定是非常靈活的，并且還可以評估初始細胞粘附到電極的速率和程度，或細胞增殖的速率和程度。

_{圖3.用于建立和運行凋亡測定的通用實時阻抗曲線。 在文中解釋了阻抗曲線的每個階段及其產生的蜂窩行為。}

上述通用示例，圖4顯示了使用ACEA的xCELLigence實時單元分析（RTCA）儀器中的E-Plate板中采集的實際實時阻抗數據。 圖4A顯示將A549細胞添加到E-Plate板后的頭兩個小時的阻抗曲線，其中孔預先用不同濃度的膠原IV包被。 雖然圖4B顯示了在將HeLa細胞暴露于GPCR激動劑多巴胺的最初幾分鐘內發生的細胞指數的變化，圖4C評估了在20小時內NK細胞介導的癌細胞的細胞溶解。 圖4D突出顯示根據藥物的作用機制可能在細胞指數中發生的變化。

_{圖4.使用E-Plate和xCELLigence RTCA儀器獲得的實時阻抗曲線的示例。 （A）實時監測已經預先涂覆不同濃度膠原IV的E-Plate孔的A549細胞粘附。請注意阻抗值（細胞指數）與顯微鏡中可見的貼壁細胞數之間的相關性。 （B）暴露于不同濃度GPCR激動劑多巴胺的HeLa細胞的實時阻抗曲線。黑色箭頭表示多巴胺加入的時間。 （C）用于NK細胞介導的MCF7乳腺癌細胞溶解的實時阻抗曲線。 （D）暴露于藥物的A549細胞的實時阻抗曲線顯示各種作用機制。}

與細胞相關的抵抗力

RTCA提供細胞數量，增殖率，細胞大小/形狀和細胞 - 底物附著質量的定量讀數。由于這些物理性質是數千種不同基因/蛋白質的產物，因此RTCA可以為細胞健康和行為提供非常廣泛的視野。在xCELLigence儀器上已經成功地分析了從內皮屏障功能和趨化性到絲狀偽足動力學和免疫細胞介導的細胞溶解的一切。盡管它們的廣泛性，xCELLigence測定仍然能夠詢問非常具體的生化和細胞現象。適當使用對照和/或正交技術使得可以將阻抗跡線的特征與特定的細胞/分子現象相關聯。要了解如何做到這一點，并且看到xCELLigence RTCA技術的敏感性和多功能性，請仔細閱讀這里突出顯示的許多具體應用