[发明专利]一种细胞切向粘附力的自动化测量方法

说明书

本发明公开一种细胞切向粘附力的自动化测量方法，包括以下步骤：将细胞测量区和洗针区设置于同一个培养皿中，微管在洗针区润洗后移动至细胞测量区；微管自动移动至细胞上方，并使气液交界面移动至微管前端；在微管下降的过程中进行自动化接触检测，待微管接触细胞表面时，微管自动停止下降；减小微管内平衡压，记录细胞与微管间刚形成密封时和细胞刚被吸进微管时的平衡压压强值，计算细胞切向粘附力。本发明将细胞测量区和洗针区设置于同一个培养皿，免去卸下微管进行润洗的步骤；通过检测微管下降过程中的运动情况判断微管是否与细胞接触，剔除人为因素的影响；通过平衡压测量吸附力，计算细胞切向粘附力，实现了细胞切向粘附力的自动化测量。

技术领域

本发明属于细胞级别的测量技术领域，特别涉及一种细胞切向粘附力的自动化测量方法。

背景技术

细胞粘附力与细胞的生长、分化等生理过程紧密相关，测量细胞粘附力在研究细胞力学特性，探究肿瘤形成过程甚至细胞癌变等医学领域上有重要意义。目前，测量细胞粘附力的方法多种多样，例如，微管吸持法、光镊法、磁镊法、环境扫描电镜、原子力显微镜等技术。其中，微管吸持法因为其低设备要求、对细胞伤害小、与其他仪器集成度较高的原因，被广泛应用。

传统的微管吸持法测细胞切向粘附力，为减少微管与细胞间的摩擦，每测量一个细胞都需要卸下微管在胰酶中润洗，大大降低了测量的效率。同时由于测量过程中，吸持位置上微管尖端与细胞的相对高度是全凭操作者的经验判断的，缺乏一个客观的标准，所以对操作者有很高的要求，并且由于主观因素的影响使得测量的结果存在很大的不确定性。除此之外，在传统的测量过程中，气动注射器中的气体与培养皿中的液体由于毛细作用力会在微管内形成一个气液交界面，气液交界面处的液体会受到毛细作用力，对测量结果产生很大影响。因此，设计一个快速的能够自动检测微针下降高度、消除毛细作用力影响的自动化测量细胞切向粘附力的方法很有必要。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种细胞切向粘附力的自动化测量方法，能够免去微管的卸下、润洗过程，自动检测微管与细胞接触，并消除毛细作用力对测量结果的影响，快速、准确的测量细胞切向粘附力。

本发明采用的技术方案是：一种细胞切向粘附力的自动化测量方法，包括以下步骤：

a.将细胞测量区和洗针区设置于同一个培养皿中，使用电动注射器在洗针区不断抽吸充分润洗测量微管，然后移动至细胞测量区；

细胞测量区和洗针区放置方式为：待测细胞接种于培养皿上；取适量胰酶滴在半块盖玻片上；将培养皿与盖玻片分别用蒸馏水并排粘在另一个较大的培养皿盖上，确保培养皿与培养皿之间、培养皿与盖玻片之间没有气泡；并且微管在细胞测量区和洗针区的运动方向与微管垂直。

b.微管移动至细胞上方，并使气液交界面移动至微管前端；

将测量微管在z方向上调节到高于细胞10-20μm处，再使微管在x-y平面内移动至细胞上方；控制电动注射器持续施加正压，使气液交界面移动至微管前端，平衡毛细作用力。

c.在微管下降的过程中进行自动化接触检测，待微管接触细胞表面时，微管停止下降；

微管下降的过程中进行微管与细胞的运动检测，通过获取感兴趣区域(ROI)，并对该区域用运动历史图像(Motion History Image)方法检测微管与细胞的运动，判断感兴趣区域中运动部分的像素平均值是否达到合适的阈值，来判断微管是否接触到细胞。在运动检测中，只有发生运动的部分，才会呈现为白色像素点。当微管接触细胞表面，细胞会发生肉眼难以分辨的运动，此时ROI内的白色像素点数会增加。

d.控制注射器减小微管内的平衡压，使细胞被完全吸离培养皿底面，进入微管内，记录细胞与微管间刚形成密封时的平衡压和细胞刚被吸进微管时的平衡压的压强值，使用平衡压代替注射器的压力测量微管对细胞的吸附力，计算细胞切向粘附力；

细胞切向粘附力的值由以下公式求得：