3D无标记断层扫描技术探索巨噬细胞防疫功能及纳米材...
3D无标记断层扫描技术探索巨噬细胞防疫功能及纳米材料毒性
1、断层扫描3D显微镜对活巨噬细胞成像研究
巨噬细胞在伤口愈合过程中起着重要作用，是一类在吞噬过程具有内吞和消化外界物质潜能的白细胞。在血液中，存在一些未分化的白细胞即单核细胞，单核细胞可以分化为其他的细胞如巨噬细胞或树突状细胞。
动物或人在被病毒或其他有害微生物感染后，单核细胞将离开血液并在其他细胞释放的生长因子作用下到达感染区域，这些单核细胞经过一系列的变化，最终变为成熟的巨噬细胞，成为第一道防御系统，被称作初始免疫系统，是非特异性免疫，也起适应性免疫的作用。在适应性免疫系统，巨噬细胞会特异针对某些免疫原如致病微生物，将病原体消化并将抗原传递到T辅助细胞，抗原作为识别病原体的表面蛋白，帮助免疫系统识别感染。此抗原传递过程导致T辅助细胞刺激B细胞产生抗体，该过程可以帮助我们获得免疫对抗感染过程中的整个光谱图；当巨噬细胞进入免疫反应时也帮助伤口愈合和肌肉再生，这也证明其在肿瘤的生长及发展过程起作用
。
了解巨噬细胞在颗粒上的行为，可以给研究者提供有价值的信息如细胞在健康和疾病组织中是如何作用的，可以基于伤口愈伤组织去寻找治疗潜伏性疾病如癌症的处理方法。
同时对活细胞如巨噬细胞成像给研究者提供了一个有价值的透视，及其可能在临床上的应用。针对这些信息，研究者能更有目标性的提升他们的研究，能够更快的探索从研究到临床的应用。
3D Cell Explorer提供了独特、简易的方法可发现巨噬细胞在各种情况下的相互作用，并且可以进行动态的研究，这样能快速模拟了解细胞如何应对不同环境，刺激及处理。
这款独特新颖的 3D 显微镜，无需标记，染色，或其他干扰即可探测细胞内部；细胞被析出然后放在Nanolive
3D 显微镜上成像，无需样本准备的实时观测，可即时获取完整细胞的高分辨率影像，系统利用全息断层扫描对比细胞不同成分的折射率，获取无标记的3D
图像，通过STEVE软件进行数字染色，将基于不同折射率的不同特征区分开。并且影像可输入第三方3D
影像分析软件做进一步的详细分析，可精确的观察和记录细胞的行为和内部结构的变化。
3D Cell Explorer 对活巨噬细胞功能研究独特优势：
• 无需染色或标记
• 非侵入式
• 发现纳米颗粒的吸收和聚集
• 快速获取
• 4D 数据量化
• 细胞行为观察包括死亡监测
• 低功率光源
• 低光漂白
• 可实时获取影像
图1. 培养在MatTek 30mm的培养皿中的RAW264.7巨噬细胞，使用Nanolive 3D Cell Explorer全息显微镜成像。细胞用LPS即细菌外壳蛋白刺激后成像。
注：[图片与研究来自昆士兰大学分子生物科学研究所团队]
2、断层扫描3D显微镜对纳米材料毒性研究
自1980年以来，纳米技术已经成为越来越重要的研究课题，随着2000年亚微米研究资金增加，美国总统克林顿倡议建立了国家纳米技术以协助纳米技术研究。
研究人员和现在的商业组织也正在生产诸如食品添加剂，颜料，药物和具有纳米尺寸颗粒的化妆品的材料，但是这些材料对人类健康的影响还需要进行更多研究。纳米医学领域的技术正在快速向前发展，因纳米颗粒存在各种潜在用途，包括生物传感器以及靶向和受控的药物递送载体。
众所周知，粒度在1nm至100nm范围内的材料具有与较大粒度材料相同的化学性质，但与大粒度材料的性能不同。尽管这些材料的一些有益性能如电子，光学，强度等已被利用，但这些材料对人体健康的影响尚未得到很好的证明。在医学领域中使用这些纳米颗粒是一个巨大的进步，但这仍需进一步研究以发现这些颗粒是如何与细胞和组织相互作用的，确认身体是否需要经受毒性考验。各种构象特征（形状，大小，表面性质）对纳米颗粒的毒性具有一定影响，并且可能因细胞和组织类型不同而发生变化。
因此，寻找简单和低成本效益的方法观察纳米颗粒与细胞材料的相互作用，对于医学研究是非常有益的。Nanolive 3D Cell Explorer提供了一种独特和简单的方法可以实时观察活细胞和纳米颗粒之间的相互作用。
3D Cell Explorer是一款独特新颖的3D显微镜，整合全息及360度旋转光源的断层扫描技术，在无需标记，染色或其他干扰作用下，用户即可深入观测活细胞内部。同时几乎不需要样品制备，可对细胞实时成像，并即时获取整个细胞的高分辨率图，帮助您观察和记录细胞的行为和内部的变化。并且Nanolive 3D Cell Explorer的断层扫描全息成像方式，可测量细胞各组分的折射率，并将测量后的信息重构成详细的细胞3D图像。并通过STEVE软件基于折射率的差异对图像进行数字染色以区分不同的细胞区域。图像也可以导出到第三方3D图像分析软件程序，进行更详细的分析。
3D Cell Explorer在纳米材料毒性研究中的独特优势：
•纳米材料和生物材料具有明显不同的折射率，使得它们易于分辨
•可以观察到纳米颗粒的同化和聚集
•可以监测细胞行为，包括死亡
•非侵入式
•低功率照明
•快速获取
•低光漂白效应
•量化4D数据
•可以实时捕获图像
样品图像
图2. 肝纳米毒性研究：监测肝细胞摄取纳米金刚石颗粒（细胞内部的黑点）。本研究收集的图像显示这些特定的纳米颗粒如何在肝细胞内被吸收和积累。一段时间后，发现纳米颗粒是有毒的，其导致肝细胞的最终凋亡及死亡。
备注：图片由药厂的Dr. Wojtek Chrzanowski和悉尼大学的澳大利亚纳米科学技术研究所的团队提供。
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