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COPAS VISION 大粒径生物成像与分选系统

  • 更新时间:2023-08-21
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简要描述:模式生物由于其结构简单、生活周期短、培养简单、基因组小等特点,在生物医学等领域发挥重要作用

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模式生物由于其结构简单、生活周期短、培养简单、基因组小等特点,在生物医学等领域发挥重要作用。模式生物作为材料不仅能回答生命科学研究中最基本的生物学问题,对人类一些疾病的病理解析和治疗也有重大的借鉴意义。


在许多模式生物研究中,研究人员需要对各种小型模式生物,如秀丽线虫、斑马鱼幼鱼、果蝇、拟南芥等进行观察和分选。对于传统流式细胞仪来说,小型模式生物粒径过大且很脆弱,很容易在实验过程中破碎或死亡,而镜下手动分选繁琐且枯燥,分选充满主观因素,因而限制了实验的规模和准确率。为了这一空白,在1998年,COPAS 系统(大粒径复杂颗粒物参数分析和分选仪)应运而生。


COPAS 系统是 Union Biometrica 公司基于传统流式细胞仪原理设计发明的一款专用于大粒径颗粒物全自动高通量分析分选平台,因首先应用于秀丽线虫高通量药物筛选,COPAS 系统又被人称作“线虫筛选器"。其通过自动化代替了耗时的手工分选过程,大大减少了实验所需的时间,消除人为误差,实现了以前无法想象的高通量药物筛选。


COPAS VISION 与最初的 COPAS 流式细胞平台一样,提供了对活的多细胞生物、细胞簇、单细胞、种子和无机颗粒等对于传统流式细胞仪来说太大或太脆弱样品的自动化高通量分析和分选。此外,COPAS VISION 在更小的尺寸范围内大大提高了检测灵敏度,提高参数检测数量的同时,增加了样品明场成像功能,搭配 Profiler 高级软件可对样品进行更加细致详细的分析。


研究多细胞结构的实验人员都知道,细胞形成群体结构之后,其信息交互和行为会与单细胞时明显不同。COPAS VISION 大粒径模式生物流式分选平台系统仪允许实验人员对组织、肿瘤或器官中的细胞与细胞之间的相互作用进行研究,而不需要用传统的方法破坏其整体结构。而针对模式生物,COPAS VISION 可以代替手工分拣,提供快速、灵敏、温和、重复性高的全自动化、高通量分析和分选功能。




型号:COPAS VISION


性技术原理


基于传统流式细胞仪原理,样品在压力的作用下从连续搅拌的样品杯进入流动室(FlowCell),在鞘液的包裹下形成一条狭窄的液流进入流动室中心,通过激光束的检测。系统根据激光束检测结果控制样品的去留,默认状态下,样品被温和的气流引导至“回收容器"中,当系统接收到分选信号时,空气分选器短暂关闭,含待分选样品的液滴,即可直接流入对应容器中完成分选。


与传统流式细胞仪相比,大粒径流式分选平台在几个重要的设计上有所不同:

(1)大粒径流动室可以容纳 10-1500μm 样本,比传统流式细胞仪要大得多,使其能够完成大粒径生物样本的高通量分选,包括但不限于秀丽线虫、果蝇、蚕卵、斑马鱼、拟南芥、干细胞、胰岛、花粉等;

(2)较慢的液流流速和较低的运行压力,样品分选过程中液流剪切力小,避免了高剪切力对生物样本的损害,保证模式生物和多细胞样本的生物活性;

(3)气压分选技术,利用温和气流将生物样本以液滴的形式进行分选,相比较传统流式技术采用机械力或静电电荷力进行分选,避免了生物样品的破碎即失活。


除此之外,COPAS VISION 平台增加了专有的高速CCD明场成像系统,在样品经过流动室的瞬间抓拍样品形态图片,从而辅助研究人员对样品进行更加专业细致的分析。 





控制和分析软件

FlowPilot 软件专为大粒径流式分选平台设计,平台集成功能强大的硬件和用户友好的软件控制,能够直观地呈现各样品参数,并通过多种不同的分选模式对各样品逐一分选,获得目标样品及量化的样品参数数据,方便、快捷且结果有据可循,特别适合于各种高通量微模式生物研究及大规模药物筛选等领域。


可使用 FlowPilot 控制软件进行如下操作:

(1)根据个人喜好轻松地进行仪器控制、数据采集和分配选项面板的访问或隐藏;

(2)自定义和操作多个独立的统计图像(各参数直方图、X-Y关系图等),包括每个区域的自定义缩放和逻辑门控选项;(3)检索实验文件、样本模板和数据分析文件(在线或离线),为采集后再分析提供了强大的工具支持;

(4)创建自定义的分选输出模板,用于对于多孔板中每个孔的分配信息进行设定;

(5)以标准的流式细胞仪格式存储数据,以便以后使用实验室中其他传统的流式细胞仪软件进行分析等;





Profiler/FlowPilot-ProTM

Profiler/FlowPilot Pro 高级功能是在 FlowPilot 软件基础上,进一步对样品个体光密度(EXT)和荧光参数(Red、Green、Yellow)的径向分布进行扫描,获得 Profiler 图像,根据 Profiler 图形可对生物样品进行进一步处理和分析。


Profiler 可以沿样本轴向长度(TOF)进行多达8000个光学数据采样,将数据采集从整体水平提升到器官和多细胞的水平。随后,软件以图形和数字的形式呈现这些信号沿物体长度方向上的变化,向实验人员显示每个样品在多个“光学剖面"上所有光学参数的地形图及强度变化,以峰高、峰宽、峰数和相对位置的形式进行表现——所有参数都可作为后续的分选条件。




Partial Profiling

Profiler 的另一个分析特性是“Partial Profiling"部分剖析,在样本上选定一个区域,“Partial Profiling"会显示出该区域详细光学或荧光特性(峰高、峰宽及数量等),以生成用户自定义分选参数,“Partial Profiling"可以用于分析样品部分区域的光学特性。


COPAS VISION 标配性 FlowPilot-Pro 软件平台,集成功能强大的硬件和直观的用户控制,提高了光学灵敏度、流体力学参数调节和定量分选性能,为科研人员的实验室提供了更高级别的分析分选功能和用户体验,特别是在高通量筛选上系统性能更加、灵活性和易用性更加强大。




明场视觉成像

COPAS VISION 在大粒径流式平台基础上提供图像捕获功能,这些图像可直观揭示分析样品中不同颗粒的身份。对于由形态相似的对象组成的样本而言,具有代表性的图像并不重要。然而,大多数样品类型是由不同种类的颗粒或生物的混合物,形状各异,并以随机方向通过流动池,对于这些样本,随附的图像即可向流式数据提供更加详细的信息。例如,小型底栖生物样本、类器官和组织细胞簇样品等。


COPAS VISION 收集的样品数据由直方图和各种点图组成,根据选定图形区域可以对样品进行分析和分选。明场图像的添加为研究人员提供了即时的对象识别,使实验者可以更准确地确定每种类型颗粒的数量和浓度,测量形态特征,确认样品颗粒的身份,以及用于样品分选过程中的质量控制。


COPAS VISION 明场图像采集在流式信号采集之后进行,而后同样可通过 FlowPilot 图像处理软件进行分析,获得感兴趣区域(ROI)的宽度、高度、面积、周长、轴向长度、粗糙度和平均灰度等信息。数据可以以多种不同的方式查看和显示,既可所有 ROI 集合输出,也可以每个图像及其相关指标单独查看和显示或单纯存储从图像分析导出的数据。





硬件设计

固定流动室设计,专用性强。COPAS VISION 为专用性设计,每台机器只能用于某个固定粒径范围样品分析分选使用;


根据系统所配置的流动室光学核心模块(Fluidics and Optics Core Assemblies,FOCA)的不同,COPAS VISION 系统可分为四种不同的型号。下表为不同规格 COPAS VISION 系统所适用的样品粒径范围以及常用的研究对象。




模块化光学系统

COPAS VISION 光学系统包括激光器、FOCA、轴向光检测器、FS轴向散射光检测器、PMT荧光散射传感器以及滤光片等组成。COPAS VISION 系统最多可以配置4个激光器,轴向光检测器用于样品轴向长度(TOF,飞行时间)的测量,样本阻挡光线的总积分信号决定了样品光密度(EXT,透光度)的大小。FS检测器测量样本轴向小角度散射光量,荧光散射可在四种或8种不同的PMT探测器上同时测量,PMT探测器和滤光片元件也可根据用户需求进行相应配置。


X-Y活动性分选平台

X-Y分选平台允许用户将分析结束的样品进行分选纯化并允许分配到24/48/96/384孔板、离心管或其他容器中,COPAS VISION 系统允许用户创建自定义输出模板,用户可在软件上编辑分选程序,包括每个分配位置包含的信息,如每个孔位输出的样本类型及个数等。



集成化功能(Integration)


COPAS VISION 也可作为多步工作站(Workflow)一个组成部分,允许响应来自外部控制器和软件的指令信号触发其进行工作。

COPAS VISION 的设计占地面积小,能够更容易地安装在商用生物安全柜内,从而提高安全性和无菌性。



多样化进样方式

样品通常从50mL样品管种自动加样,搅拌器辅助防止样品聚集,从而保证上样均匀,较大粒径的样品可选配750mL和1500mL大型进样杯和搅拌器。另外,针对异常脆弱或易于下沉/上浮的样品(如脂肪细胞、植物原生质体等),可选择5mL小型旋转样品杯 OSIS (Oscillating Sample Introduction System) 来进行加样。




LP SamplerTM

LP Sampler(Large Particle Sampler)是专门为温和处理直径10-1500μm的大颗粒、易碎样品而设计的自动加样系统,它能够从多孔板或培养皿中轻轻抽吸这些样品,并将其完整、可行地输送至 COPAS VISION 系统。



配置选择方案

(1) FOCA 类型选择

根据实验需求选择合适规格型号的FOCA 


(2) 多激光配置

最多四色激光器可选用于激发样品荧光,标配488nm蓝色激光器,可选375-660nm激光器


(3) 单或双检测模块

1或2个焦点将光引导至1或2检测模块,以收集个体光膜i都、前散射和四通道荧光。每个模块包含2个PIN光电二极管和4个PMT探测器以及可更换的光学透镜和滤光片允许定制可见光谱的检测。


(4) 进样方式选择

根据COPAS VISION规格不同可选择50, 750或1500mL规格样品杯进样,针对特殊样品(如脂肪细胞等),可选择5mL旋转样品杯进行加样。选配 Large Particle (LP) Sampler™ 系统可以将 10-1500 μm 范围内的样品从多孔板、培养皿或者其他容器中进行全自动上样


(5) 集成化功能(Integration)


完整的高通量分选平台

COPAS VISION 大粒径模式生物流式分选平台可配合 LP Sampler 组成一套更加完整的高通量筛选和成像平台;

能够实现从多孔板进样到多孔板分选的全自动化操作;




型号:COPAS VISION & LP Sampler


应用领域

大粒径流式分选平台可用于直径在 2-1500μm 的生物或非生物样本分析分选,以下是来自2000位用户发表文章统计的常见应用,相关文献您可以移步到网站来参阅:/publications





   

    

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