細胞活力與細胞毒性檢測是藥物篩選、毒理學研究以及細胞生物學研究中的核心實驗之一。相比于常規(guī)手動操作，自動化設備的引入不僅能簡化流程、減少人為誤差，在數(shù)據(jù)質(zhì)量和成本控制方面也具有顯著優(yōu)勢。
 
在現(xiàn)代實驗室，自動化已經(jīng)不再等同于奢侈品，只需要配置一些小型液體處理設備，即可構建靈活的自動化體系。
 
 
實驗方案設計
我們選擇了大家熟知的 CellTiter-Glo^® 發(fā)光法來進行自動化流程設計，其原理是通過檢測活細胞代謝產(chǎn)生的 ATP  含量來量化細胞活性，靈敏度高，適合用于高通量篩選和 3D 細胞培養(yǎng)模型的細胞活力評估。

自動化體系將通過以下關鍵步驟實現(xiàn)對手動實驗的升級：
1. 培養(yǎng)基更換與試劑添加

• 挑戰(zhàn)：使用移液器手動對 96 孔板進行培養(yǎng)基更換并添加試劑，費時費力，且槍頭容易破壞單層細胞
• 自動化解決方案：使用安捷倫 BioTek 406 FX 洗板分液系統(tǒng)，在每孔 200µL 培養(yǎng)基中精準吸棄 150µL ，保留 50µL 培養(yǎng)基，再以 1:1 比例精準加入等體積檢測試劑，并使用軌道振蕩 2 分鐘混勻     
• 優(yōu)勢：1）此操作確保每個孔內(nèi)的試劑分裝和混合始終保持一致，從而提高數(shù)據(jù)精確度和準確性；2）96 孔板操作僅需 30秒，顯著提升效率；3）所需試劑體積更小，實現(xiàn)了“在提高數(shù)據(jù)質(zhì)量的同時，降低實驗成本并減少浪費”

2. 孔板轉移
通過 BenchCel 微孔板處理器將孔板從 406 FX 的載板臺轉移到安捷倫 BioTek Synergy Neo2 多功能微孔板檢測儀進行發(fā)光信號采集。

在自動化體系中，有少量孔板需要檢測時，研究者可以選擇手動轉移；當有批量樣本需要處理，則可以啟動 BenchCel 實現(xiàn)多塊微孔板在“分液—振蕩—檢測”之間自動傳送，減少人工操作時間，使研究人員能夠專注于數(shù)據(jù)分析和解讀。
 
3. 信號穩(wěn)定捕獲
使用 BioTek Synergy Neo2 多功能微孔板檢測儀在增益 135，1 秒積分時間條件下完成 96 孔板發(fā)光信號讀取，Neo 2 的高靈敏度發(fā)光檢測可以確保檢測結果的準確性與一致性。

4. 數(shù)據(jù)分析
使用 Gen 5 軟件對數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)所獲得的發(fā)光值來確定細胞活力，發(fā)光值與活細胞數(shù)量呈正相關。研究人員可以利用這些數(shù)據(jù)來評估處理效果、篩選化合物或者評估細胞毒性。
 
    

• 多規(guī)格洗板：支持 96 、384 和 1536 孔微孔板，滿足不同實驗規(guī)模需求；除了標準洗板程序外，還具備細胞清洗功能，支持 4 種洗液自動切換
• 精準分液：支持 1-6 種試劑分裝，執(zhí)行 1-3000µl 精準分液，減少試劑浪費
• 自主維護：內(nèi)置超聲波清洗器實現(xiàn)加樣管路的自動清洗維護
• 自動化拓展：支持與各種自動化設備對接，實現(xiàn)“去殘留-加試劑-混勻”一體化作業(yè)

    
 
安捷倫 BioTek Synergy Neo2 多功能微孔板檢測儀——高靈敏度超快速檢測

• 多種光路獨立設計：采用安捷倫 BioTek 獨有的 Hybrid 技術，配備多光路系統(tǒng)與多個 PMT 檢測器，確保所有檢測模式下均能實現(xiàn)卓越性能
• 高級環(huán)境控制：支持溫度及 CO₂/O₂ 濃度控制與調(diào)節(jié)，滿足長時間活細胞檢測需求，為未來實驗擴展留足空間
• 智能數(shù)據(jù)分析：集成 Gen5 數(shù)據(jù)分析軟件提供完整的儀器控制、數(shù)據(jù)分析以及 LIMS 集成功能

   
  緊湊型機械臂設計，支持與多種設備集成，實現(xiàn)批量微孔板自動存儲與傳輸，真正達成“walk-away”自動化。
   
 
實驗數(shù)據(jù)：重復性、通量與靈敏度的全面提升

本實驗使用 A549、HT-1080 和 MCF7 三種細胞系，對 4 種細胞毒性化合物進行了 11 個濃度梯度測試，并計算 EC₅₀ 值。

自動化優(yōu)勢體現(xiàn)：

1.高重復性與寬廣的動態(tài)范圍
不同化合物 EC₅₀ 跨越三個數(shù)量級（0.03µM -50.9µM）,系統(tǒng)在各濃度下均表現(xiàn)出良好的信號一致性。 表 1.EC₅₀ 值。通過測定 EC₅₀ 值檢測各種化合物對細胞活力的影響。注意：Oridonin（冬凌草甲素）對 A549 細胞的 EC₅₀ 值無法計算，因為在濃度高達 50 µM 時其未見明顯毒性。
  
2.有效揭示化合物特異性效應
A549 細胞對喜樹堿敏感，但是在冬凌草甲素高達 50µM 時仍未見明顯毒性，而 MCF7 和 HT-1080 在冬凌草甲素處理下測得 EC₅₀ 分別是 19.5µM 和 50.9µM，表現(xiàn)出明顯毒性。自動化流程排除了操作誤差，確保結果可信。
  圖 4.不同細胞系的劑量反應曲線。將各細胞系在指定化合物 11 點濃度梯度處理下的細胞存活率與未處理對照組相比所繪制的劑量反應曲線：（A）A549 細胞，（B）HT-1080 細胞，（C）MCF7 細胞。
 
 
四：總結與討論

• 數(shù)據(jù)質(zhì)量與重復性提升：系統(tǒng)化操作消除人為誤差，保證數(shù)據(jù)可靠
• 通量提升：整合微孔板處理器可實現(xiàn)批量無人操作，適合大規(guī)模篩選
• 成本優(yōu)化：精準分液與體積控制，顯著降低試劑耗材使用
• 流程靈活可擴展：系統(tǒng)支持 96/384/1536 孔板，可擴展其他勻相檢測，如細胞凋亡、ROS 等。即便不是勻相檢測，只需在 406 FX 程序設定中增加洗板步驟，同樣可以完成自動化操作，將自動化技術真正融入到各種實驗室應用中。

 
安捷倫提供的細胞活力與毒性檢測的自動化并非簡單的替代人工，而是通過實驗流程標準化、檢測精確化與通量自動化，全面提升實驗的數(shù)據(jù)質(zhì)量與科研/生產(chǎn)效率，對于致力于在細胞分析領域實現(xiàn)技術升級的研究者而言，該方案提供了可靠的技術路徑與可負擔的儀器支持。


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