[发明专利]活细胞胞内代谢分析仪及其分析方法

说明书

本发明提供了活细胞胞内代谢分析仪及其分析方法,具体地，本发明提供了一种一种活细胞胞内代谢分析仪，所述分析仪包括：光源装置，所述光源装置发出第一激发光，并将所述第一激发光导入活的生物细胞材料；显微成像装置，所述显微成像装置用于接收第一测量光，并对所述活的生物细胞材料进行显微成像；和控制装置，所述控制装置用于控制光源装置发射第一激发光；以及，处理所述图像装置所获得的第一信号，所述第一信号由所述第一测量光发出；并且，所述控制装置包括2个分析处理模块，分别为活细胞膜电势和温度的分析处理模块和活细胞内氧化还原势的分析处理模块。本发明的活细胞胞内代谢分析仪可直接对细胞胞内线粒体等代谢参数进行检测。

技术领域

本发明涉及细胞分析装置领域，具体地，涉及活细胞胞内代谢分析仪及其分析方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，人们的膳食结构在几十年中完成了西方国家一、两百年才完成的膳食和疾病模式的转变。膳食中的营养素是构成和影响人体健康的重要物质，而大多数疾病也都是营养不平衡或者营养物质代谢紊乱所致，研究及分析营养素在生物体内的代谢途径，作用机制及调节成为预防和控制这些疾病的关键，活细胞代谢实时检测和分析设备能在微观层面更深入地探讨营养与代谢性疾病之间的关系，并将为生物学基础研究提供可靠的分析手段，为营养相关慢性疾病的预测、早期预防和营养干预提供新的策略和措施。

在单细胞和单分子水平上探讨细胞代谢的动态变化及相关生物学机制为生物学研究和药物筛选等所必需，这需要实现在活细胞水平进行代谢的检测。传统的生化技术无法观测到单个活细胞中代谢水平的变化及状况，通过光学或物理学观测手段则有可能实现。比如，目前在各类光学方法中，荧光成像方法可以实现对活细胞的非损伤性测量，如Seahorse细胞胞外代谢分析仪；利用物理学测量方法的，如Bionas细胞代谢分析仪。

目前，细胞代谢分析仪在科研、食品安全、医疗检测及制药领域有广泛的用途，如癌症细胞的代谢类型分析、免疫细胞形成的代谢前期、肥胖及糖尿病的代谢干预研究，以及神经退行性疾病的代谢标志等。除此之外，细胞代谢分析仪还能对心血管系统，内分泌系统、生殖泌尿系统及肌肉系统的各种细胞模型进行代谢研究，为精准医疗的诊断、干预及治疗提供参考。

然而，分别由美国和德国生产和销售的细胞代谢分析仪Seahorse和Bionas等这些仪器存在明显的缺陷，如功能简单且不能测定细胞内代谢参数，数据可靠性差，实验条件优化耗时，而且设备及耗材昂贵等诸多问题，很难满足当前生物学科研及应用工作的需求。

而目前国内尚无同类功能设备。从上所述可知，目前市面上的细胞代谢仪(如Seahorse和Bionas)仅能检测细胞外耗氧量、pH值或电阻的变化，而且仅能间接反映细胞内的代谢状况，在某些情况下缺乏相关性。考虑到线粒体是细胞内负责代谢的主要细胞器，线粒体膜电势和温度，胞内氧化还原势和细胞内pH值的变化等是直接反映细胞内代谢状况的参数。在定量分析方面，细胞胞外代谢仪(如Seahorse和Bionas)缺乏可信的参照，仅能用对照孔做为参考，这引入不可避免的实验误差(如细胞数目差异引入的误差等)，对操作人员有较高的要求，而且实验条件优化非常耗时。

因此，本领域迫切需要开发一种可以直接检测线粒体代谢参数的活细胞胞内代谢分析仪

发明内容

本发明的目的是提供一种可以直接检测线粒体代谢参数的活细胞胞内代谢分析仪。

本发明第一方面提供了一种活细胞胞内代谢分析仪，所述分析仪包括：

光源装置，所述光源装置发出第一激发光，并将所述第一激发光导入活的生物细胞材料，其中，所述第一激发光包括第一光谱辐射成分；

显微成像装置，所述显微成像装置用于接收第一测量光，并对所述活的生物细胞材料进行显微成像，其中，所述第一测量光由所述第一激发光与所述活的生物细胞材料相互作用后所产生；和