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无标记高通量单细胞力学表型分析系统(实时形变成像细胞分析仪,高通量细胞力学流式仪、RT‑DC细胞力学检测仪,实时形变细胞力学检测分析仪)

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结合微流控、高速成像、实时数据分析,实现无标记高通量单细胞力学表型分析,可实现细胞形变、尺寸、形态、表观杨氏模量定量,部分模块支持无标记分选、荧光多参数检测
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用途 1)单细胞无标记力学表型分析:免疫细胞激活、肿瘤细胞恶性表型、干细胞分化成熟、药物处理细胞骨架响应; 2)血液原代细胞、解离组织单细胞悬液力学指纹图谱绘制; 3)可拓展荧光模块实现分子标记 + 力学双参数;拓展分选模块实现基于力学表型的活细胞分选;温控模块模拟生理温度环境
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应用场景:该平台针对悬浮单细胞悬液开展检测,适用于基础生物医学、合成生物学、转化医学研究,如下: 细胞机械生物学研究:高通量解析单细胞本征力学表型,研究细胞分化、机械转导、细胞骨架扰动、药物刺激后细胞刚度与形变变化; 免疫学研究:无标记识别免疫细胞激活状态,区分静息 / 活化免疫细胞,研究炎症、感染状态下血细胞力学指纹,不需要抗体荧光标记; 肿瘤生物学:挖掘肿瘤进展、侵袭转移相关力学生物标志物;解析解离肿瘤样本的细胞力学异质性;评估化疗、靶向药物对肿瘤细胞力学性能的调控; 干细胞研究:追踪干细胞成熟过程力学演变;搭配分选模块基于力学表型富集目标干细胞亚群; 合成生物学:人工合成细胞、人工细胞骨架、巨型囊泡的群体力学定量表征; 临床转化科研:评估疾病相关细胞力学特征,探索无标记诊断标志物(科研用途,非临床诊断设备)
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结合微流控可控流体形变、高速成像、实时图像解析,实现悬浮单细胞无标记、高通量力学‑形态联合表型检测,可拓展荧光、活细胞分选、温控模块,面向异质性细胞群体获得统计学水平单细胞生物力学数据。

一、系统用途(应用场景)

该平台针对悬浮单细胞悬液开展检测,适用于基础生物医学、合成生物学、转化医学研究,主要用途如下:

  1. 细胞机械生物学研究:高通量解析单细胞本征力学表型,研究细胞分化、机械转导、细胞骨架扰动、药物刺激后细胞刚度与形变变化;

  2. 免疫学研究:无标记识别免疫细胞激活状态,区分静息 / 活化免疫细胞,研究炎症、感染状态下血细胞力学指纹,不需要抗体荧光标记;

  3. 肿瘤生物学:挖掘肿瘤进展、侵袭转移相关力学生物标志物;解析解离肿瘤样本的细胞力学异质性;评估化疗、靶向药物对肿瘤细胞力学性能的调控;

  4. 干细胞研究:追踪干细胞成熟过程力学演变;搭配分选模块基于力学表型富集目标干细胞亚群;

  5. 合成生物学:人工合成细胞、人工细胞骨架、巨型囊泡的群体力学定量表征;

  6. 临床转化科研:评估疾病相关细胞力学特征,探索无标记诊断标志物(科研用途,非临床诊断设备);

  7. 拓展功能(选配模块)

    • 荧光模块(RT‑FDC):实现力学 + 荧光分子信号联合分析,把分子表型和机械表型关联;

    • SortingModule 分选模块:依据形变、尺寸、荧光,无标记分选活细胞,分选后细胞可继续培养、测序与功能实验;

    • HeatModule 温控模块:模拟生理温度(室温‑40 ℃),活细胞原位力学测量。

二、系统特点与核心优势

  1. 真正无标记检测:不依赖染料、抗体,直接读取细胞本身物理响应,避免标记物带来细胞生理状态扰动,保留细胞原生表型。

  2. 超高检测通量:最高1000 细胞 / 秒,短时间获得数万级别单细胞数据,解决传统 AFM 通量极低(几细胞每小时)统计样本不足的痛点,满足统计学显著性。

  3. 定量、可重复、标准化:输出标准化力学、形态参数,不依赖操作人员主观判断,支持不同实验组、不同实验室之间横向对比;每一个检测事件留存原始细胞图像,支持事后回溯核验。

  4. 模块化灵活拓展:基础主机可按需叠加荧光、分选、温控模块;兼容多种细胞样本:血细胞、原代解离细胞、细胞系、干细胞、肿瘤球解离细胞、人工合成囊泡 / 人工细胞。

  5. 温和无损伤分选(选配):压力流体偏转分选,无电场、无强激光损伤,分选后细胞活性高,可衔接下游组学与功能实验;可完全不使用任何标记完成分选。

  6. 完整闭环工作流:配套专用微流控芯片、缓冲液、Shape‑Out 专业分析软件,从样本制备‑采集‑实时分析‑后处理‑数据导出形成完整工作链。

三、可以测量与分析的参数指标

分为形态学参数、力学参数、荧光参数(选配)、统计衍生参数,全部单细胞事件输出,软件 Shape‑Out 完成计算与导出PMC。

1. 形态学参数(明场直接图像提取)

参数说明
Cell projected area(细胞投影面积)细胞成像投影面积,用于换算细胞等效直径、细胞体积;区分细胞大小异质性
Deformation(形变值,无量纲)形变 = 1‑圆度,表征流体压力下细胞偏离圆形的程度;形变越大代表细胞越软,易变形
Cell contour /convex hull(细胞轮廓 / 凸包)细胞轮廓提取,用于计算圆度、表面光滑度
Image brightness(图像亮度)细胞图像平均亮度,可辅助区分血细胞亚群、识别碎片、凋亡细胞
Cell volume(细胞等效体积)由投影面积结合球形假设换算得到

2. 力学特征参数(基于数值仿真查找表计算)

参数说明
Apparent Young’s modulus(表观杨氏模量,kPa)代表细胞整体刚度;结合形变、细胞尺寸、流速、缓冲液粘度,通过仿真查找表计算得到;等效 AFM 压痕杨氏模量,用于细胞刚度定量对比Read the D...
Viscoelastic properties(粘弹性参数,Hyperbolic 芯片)使用双曲线微流控芯片,可高通量解析细胞弹性、粘性组分,捕捉细胞时间依赖形变响应(Lab on a Chip,2024)

3. 荧光参数(选配 FluorescenceModule 模块 RT‑FDC 模式)

最多 3 色荧光通道:各通道荧光最大强度、积分荧光强度、串扰校正后荧光信号;实现分子标志物与力学参数联合分析。

4. 分选触发参数(选配 SortingModule)

可使用形变、面积、亮度、形态、荧光信号,或者多参数逻辑组合,作为实时分选的触发条件。

5. 群体统计输出

每个参数的均值、中位数、标准差;支持设门分群,亚群统计;可导出 HDF5 原始数据、表格、论文级图表。

四、代表性已发表文献(官网展示 + 奠基及高被引论文)zellmechan...

  1. 奠基论文:Otto O, et al. Nature Methods, 2015. Real‑time deformability cytometry: on‑the‑fly cell mechanical phenotyping. RT‑DC 技术原始建立论文,阐述整套技术原理与验证。

  2. eLife, 2025. De novo identification of universal cell mechanics gene signatures. 将 RT‑DC 高通量力学表型结合机器学习转录组学,挖掘跨物种保守的细胞力学相关基因特征。

  3. Nature Chemistry, 2025. Cytoskeleton‑functionalized synthetic cells with life‑like mechanical features and regulated membrane dynamicity. 使用 RT‑DC 定量表征带人工细胞骨架合成细胞的力学性能。

  4. Lab on a Chip, 2024. High‑throughput viscoelastic characterization of cells in hyperbolic microchannels. 双曲线微通道芯片,实现约 100 细胞 / 秒解析单细胞粘弹性。

  5. Biophysical Journal,2017 Mokbel M, et al. Simulation‑based framework for RT‑DC 杨氏模量数值计算查找表(模量计算理论基础)。

  6. Philosophical Transactions of the Royal Society B,2019:诱导多能干细胞来源心肌细胞悬浮状态下 RT‑DC 力学表征研究。

官网拥有完整可筛选文献库,可按样本类型、设备、年份筛选上千篇应用文献。


参数规格

可以测量与分析的参数指标,分为形态学参数、力学参数、荧光参数(选配)、统计衍生参数,全部单细胞事件输出,软件 Shape‑Out 完成计算与导出。

1. 形态学参数(明场直接图像提取)

参数说明
Cell projected area(细胞投影面积)细胞成像投影面积,用于换算细胞等效直径、细胞体积;区分细胞大小异质性
Deformation(形变值,无量纲)形变 = 1‑圆度,表征流体压力下细胞偏离圆形的程度;形变越大代表细胞越软,易变形
Cell contour /convex hull(细胞轮廓 / 凸包)细胞轮廓提取,用于计算圆度、表面光滑度
Image brightness(图像亮度)细胞图像平均亮度,可辅助区分血细胞亚群、识别碎片、凋亡细胞
Cell volume(细胞等效体积)由投影面积结合球形假设换算得到

2. 力学特征参数(基于数值仿真查找表计算)

参数说明
Apparent Young’s modulus(表观杨氏模量,kPa)代表细胞整体刚度;结合形变、细胞尺寸、流速、缓冲液粘度,通过仿真查找表计算得到;等效 AFM 压痕杨氏模量,用于细胞刚度定量对比
Viscoelastic properties(粘弹性参数,Hyperbolic 芯片)使用双曲线微流控芯片,可高通量解析细胞弹性、粘性组分,捕捉细胞时间依赖形变响应(Lab on a Chip,2024)

3. 荧光参数(选配 FluorescenceModule 模块 RT‑FDC 模式)

最多 3 色荧光通道:各通道荧光最大强度、积分荧光强度、串扰校正后荧光信号;实现分子标志物与力学参数联合分析。

4. 分选触发参数(选配 SortingModule)

可使用形变、面积、亮度、形态、荧光信号,或者多参数逻辑组合,作为实时分选的触发条件。

5. 群体统计输出

每个参数的均值、中位数、标准差;支持设门分群,亚群统计;可导出 HDF5 原始数据、表格、论文级图表。

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