細胞電生理技術作為一種在實踐中形成的，具有可操作性的電生理檢測方法，可以在同一時間采集到多量細胞的動作電位，對于深化研究大腦神經細胞及其網絡的工作原理，研發新的神經修復技術有很大的意義。近年來快速發展的神經細胞電生理技術主要有兩種類型：膜片鉗技術 ( PCRT ) 和在體多通道微電極陣列神經信號技術 ( M-NEMEA )。

傳統膜片鉗技術對工作臺的機械穩定性要求較高，維持長時間記錄難度較大；無法測知細胞靜息膜電位的大??；更換內外液比較困難。對于普通使用者來說，練習至能夠熟練上手膜片鉗需要的時間長，培訓成本太高。

MaxWell 細胞生物電信號功能成像系統 基于HD-MEA的高密度微電極陣列技術，相較于傳統微電極陣列神經信號技術具有更高分辨率。MaxWell生物芯片，是目前世界上Z先進的電生理信號讀取平臺之一，可用于體外細胞電信號的讀取和電刺激實驗。

基于 CMOS 傳感器技術制造的高密度微電極陣列（HD-MEA）系統，MaxWell 生物芯片是在單個MEA芯片內，整合了功能強大的信號放大器、濾波器和數字化儀集成電路，可用于芯片上的細胞生物電信號記錄。芯片上每個細胞可以被多個電極記錄或給予電刺激，可用于單細胞活動、以及整個細胞網絡動態的長期監測。

通過記錄細胞活性，在MEA上確定細胞定位。下圖顯示熒光染色后顯微鏡下的細胞位置（ MAP2染色神經元細胞，放大系數10x）和 MaxOne 芯片檢測到的生物電信號的細胞位置緊密相關。生物電信號電子圖像在提供細胞的位置的同時，可以檢測多種細胞活性特征，包括活動頻率和振幅。

智能細胞群體信號記錄

單細胞長期追蹤

通過選用細胞信號尖峰率，振幅等細胞信號參數組合定義單個細胞特性。柵格圖展示了利用1,024個電極檢測到的神經細胞網絡活動的動態變化。

軸突電信號追蹤

通過分析細胞生物電信號成像，研究亞細胞結構特征，例如單個神經元的軸突。生物電信號成像分辨率極高，甚至可以追蹤動作電位在軸突上的傳導過程中速度的變化。這項技術為神經突電信號傳導提供更新的研究參數。

應用領域

• 可放置在細胞培養箱內進行實驗檢測；

• 可用于活體組織切片實驗；

• 可使用直立顯微鏡進行檢查；

• 可用于不同生物學體外檢測（視網膜，腦切片，誘導干細胞或細胞培養等）。

一、干細胞誘導神經元

通過生物電活動信號獲取iPSC誘導神經元細胞活動的高分辨率成像。

MaxOne可記錄整個樣本的多個神經元活動和無需任何標記的電信號成像。使用MaxOne獲得的細胞外動作電位（EAP）活動圖提供了以下信息：

• 產生自發性電信號的細胞位置
  

• EAP細胞外電信號的振幅幅度

• 細胞動作電位活動頻率。

研究細胞成熟度和放電活性

可同時檢測數百個iPSC干細胞誘導神經元細胞的動作電位沿著軸突傳播的情況。MaxOne用高質量的信號和前所未有的高時空分辨率來檢測神經元的電生理活動，甚至可檢測單個神經元細胞動作電位沿軸突傳播的情況。

• 檢測單個神經元動作電位在不同生長天數內的在軸突傳播速度變化。

• 分析動作電位在軸突上的傳導速度。

• 比較健康和疾病模型細胞之間的軸突動作電位傳播速度。

二、視網膜實驗研究

動作電位信號分類

多電極同時檢測同一視網膜神經節細胞（RGC）的動作電位信號。電極位置提供了額外的空間信息，提高了信號分類的準確性。

檢測視網膜神經節細胞（RGC）的感光功能

讀取并識別MEA上的每個視網膜神經節細胞的所屬類型?？梢允褂肕axOne記錄和分析MEA上每個視網膜神經節細胞（RGC）的感光響應。

MaxOne的信噪比+高時空分辨率使分析RGC細胞軸突信號成為可能。通過用靜態燈閃爍給視網膜不同的視覺刺激，激發不同RGC細胞相應的電生理活動，并區分RGC細胞類型：ON類型，OFF類型或ON-OFF類型?？梢酝ㄟ^移動光刺激來激發方向選擇性RGC的生物電信號反應。

三、腦切片實驗研究

捕獲單個神經元細胞和神經細胞網絡的場電信號

用MEA技術記錄活躍神經元細胞高質量的生物電信號。

• 可以同時記錄來自完整神經細胞網絡的局部場電位和動作電位信號。
  

• 低噪聲信號有助于從實驗中提取神經元活動特征。

• 可以捕獲和分析在大腦區域間傳播的局部場電位信號。

大規模神經元及突觸投射的電生理成像

神經元動作電位信號的分類組織切片固定裝置提取并分析腦組織中每個活動神經元的動作場電位，軸突投射和突觸后信號。MaxOne不但可以檢測腦切片中的神經元動作電位信號，同時還可以通過電刺激激發神經元活動。

• 讀取并提取腦切片具有神經元活性的區域，并繪制神經元動作電位信號活動成像圖。
  

• 可以通過記錄并分析由動作電位信號激發后形成的+/-波幅峰值對神經元突觸后細胞活動進行描繪。

四、心肌細胞研究

使用高分辨率功能量化分析藥物對心肌細胞的影響。

MaxOne可提取電生理特性，如振幅，頻率和波傳播。

• 找到細胞群生物電波的傳播原點，并測量波的傳播方向。
  

• 可通過記錄前所未有的數據細節，在數天內連續檢測野生型心肌細胞活動特征。

• 檢測健康心肌細胞對藥理學實驗的短期和長期反應。

眾多出版物刊登該項技術

在Nature，Neuron等ding級學術期刊多次刊登過利用該項技術攥寫的實驗文章。

出版物涉及 hd-mea 技術、神經元網絡記錄以及對心肌細胞、視網膜細胞、腦切片和神經元的研究。

MaxWell 細胞生物電信號功能成像系統 使用的 Cmos 技術可顯著減小放大器的尺寸, 使得在同一芯片上將電路與每平方毫米數千個電極集成在一起成為可能，讓細胞 (甚至亞細胞) 級分辨率實驗得以實現。這將大大提高電生理學實驗的可操作性，讓原本程序繁雜的操作得到簡化，成倍地提高研究人員的實驗效率。

（來源：廣州云星科學儀器有限公司）

二極管陣列檢測器，英文表述為PDA(photo-diode array)、PDAD(photo-diode array detector)或DAD (Diode array detector)，是上個世紀八十年代發展起來一種用于液相色譜檢測的光學多通道檢測器。

下面就二極管陣列檢測器的一些基礎知識進行匯總，借此可以對該類型檢測器有個基本的了解：

1.光源

光源 ---提供紫外可見波段的波長，可以利用氘燈（D2）作為光源提供紫外可見波段的光源（190~800nm）也有波段范圍為190~640nm一說；也可以利用氘燈（D2）和鎢燈（W）聯合作為光源，氘燈提供紫外段光源（190~380nm），鎢燈提供可見波段的光源（380~800nm）。

圖1 2998 PDA二極管陣列檢測器交互顯示圖

2.二極管陣列 

二極管陣列 ---工作原理如下：當光照射到二極管陣列上時，受到光照的光敏二極管便產生光電流，光電流使與二極管并聯的電容器放電。光越強，產生的光電流越大，電容器放電越快，放電后的電壓就越低?？梢酝ㄟ^測定再充電電流或再充電的電荷值以代表待測的光強值。目前在售的二極管陣列檢測器多是512個或者1024個二極管陣列。

3.三維譜圖 

三維譜圖 ---一次測試可以得到待測組分的光譜、色譜的三維譜圖，為組分的定性、定量分析判定提供了更多可以參考的依據。

4.檢測與定量 

檢測與定量 ---被測組分對紫外光或可見光存在吸收（檢測基礎），且吸收強度與組分濃度成正比，即朗伯比爾定律（定量基礎）。二極管陣列檢測器的一般定量影響參數如圖2描述：

圖2 朗伯比爾定律

5.光路系統 

光路系統 ---二極管陣列檢測器使光源發出的光聚集后先通過流通池再通過光柵分光進行檢測（白光通過流通池然后由光柵將復合光分為各個波長的單色光），這與紫外檢測器正好相反，也就是所謂的反轉光路（如圖3所示）。

圖3 光路系統

6.峰內點數 

峰內點數 ---一般來說，分析物峰內30個點可以滿足數量測定要求。峰內點數過少，峰形不足以被正確的描述；峰內點數太多，占據內存空間會加大，造成系統負擔。

圖4 峰內點數

在方法編輯中，選擇合適的采樣率十分重要。此外，采樣率也會對基線造成影響，具體見下圖。

圖5 采樣頻率變化對于基線的影響

7.二極管陣列檢測器的優點 

二極管陣列檢測器的 優點 ---①全波長測定（190~800nm）；②一次分析確定合適的波長（光譜掃描可確定在當前檢測條件下的Z佳吸收波長）；③檢測多種波長（多通道模式）；④峰純度分析（取光譜圖上不同處的吸光度理論比值與實際比值對比驗證峰純度）；⑤峰識別（取點對比光譜，光譜圖是否一致可作為組分另一種定性依據）。

8.二極管陣列檢測器的缺點 

二極管陣列檢測器的 缺點 ---①造價昂貴；②針對特定物質的檢測靈敏度和響應值不如紫外檢測器，相差一到兩個數量級。

二極管陣列檢測器，作為一種液相檢測器，在方法開發與建立的過程中為使用者提供了更多的便利。此外在譜圖的解析過程中，光譜的引入也在一定程度上彌補了色譜定性能力不足的缺陷。隨著以后技術的愈加成熟，相信二極管陣列檢測器在液相色譜檢測中能發揮更重要的作用。

2019-12-12 15:50:20  來源: 檢測家

原文地址：http://www.easylabplus.com/index-news-describe-html-819.html