[發明專利]一種活細胞培養和實時觀測系統及方法

在審

• 申請號: 202010848441.2
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112094743A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 楊程;沈心雨;閆鋒;曹雪蕓;林嵐昆;孟云龍
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/22;G01N21/01
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

本發明提供一種活細胞培養和實時觀測系統，涉及細胞培養和顯微成像技術領域，包括：一細胞成像裝置，包括細胞培養皿用于承載活細胞樣本和培養液；圖像傳感器芯片上設有一感光區，圖像傳感器芯片的正面與細胞培養皿的底面貼合，且感光區完全裸露于細胞培養皿的底面，用于記錄活細胞樣本的投影顯微圖像；光源裝置固定于圖像傳感器芯片上方，用于為活細胞樣本成像提供光源；一活細胞培養箱，用于放置細胞成像裝置且為活細胞樣本提供生長繁殖環境；一控制裝置，用于控制圖像傳感器芯片和光源裝置，并接收、處理和顯示活細胞樣本的投影顯微圖像。有益效果是擁有大視場，提高效率，可觀測到傳統顯微鏡無法觀測的現象，降低了活細胞培養和觀測的成本。

技術領域

本發明涉及細胞培養和顯微成像技術領域，尤其涉及一種活細胞培養和實時觀測系統方法。

背景技術

活細胞生物動態觀測在生命科學研究領域以及醫學領域中需求廣泛，對細胞生命活動的基本規律研究是一切生命科學的重要基礎。在細胞水平上進行生命活動現象的研究，可以獲得更準確、更全面的反映細胞生理狀態和過程的信息，例如細胞生長、分裂、分化和死亡的過程。而細胞間的相互作用和信息傳遞，使人們更好地了解細胞間群體中某些特殊的細胞功能，深入認識細胞個體差異等更深層次的信息，例如癌細胞繁殖轉移、細胞吞噬等過程。由于細胞形態發生變化的速度快，一些生理行為特征周期時間短，因而活細胞觀測分析手段要滿足實時、響應速度快、連續、高靈敏、高時空分辨率等要求，同時對生物樣品還需要滿足無損或微損的要求。

當前主要的細胞培養和監測過程主要存在兩個問題。第一，整個過程均為人工且重復性的操作，存在效率低下、易受污染、細胞樣本發生人為移動和變化等問題。第二，目前細胞生物動態觀測都是在顯微鏡下進行，而在高倍顯微鏡下的觀測一直存在視場小，觀測范圍受限，無法實現同時觀測遠距離的不同樣本變化，這也是生物醫學界目前尚未解決的一大難題。且因顯微鏡設備體積大，價格昂貴等問題，細胞相關研究無法廣泛普及。

因此，為了滿足廣泛的醫學、藥學和生命科學領域的科研和臨床需求，大視場、結構簡單、效率高、操作簡便、成本較低的活細胞培養和實時觀測裝置便顯得尤為重要。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種活細胞培養和實時觀測系統，具體包括：

一細胞培養皿，用于承載活細胞樣本和培養液；

一圖像傳感器芯片，所述圖像傳感器芯片的正面與所述細胞培養皿的底面貼合，所述圖像傳感器芯片正面設有一感光區且所述細胞培養皿底部設有暴露所述感光區的開口，所述圖像傳感器芯片用于記錄所述活細胞樣本的投影顯微圖像；

一光源裝置，固定于所述圖像傳感器芯片上方，所述光源裝置用于為所述活細胞樣本成像提供光源；

一活細胞培養箱，用于放置所述細胞培養皿、所述圖像傳感器芯片和所述光源裝置，并為所述活細胞樣本提供生長繁殖環境；

一控制裝置，分別連接所述圖像傳感器芯片和所述光源裝置，用于控制所述圖像傳感器芯片和所述光源裝置，并接收、處理和顯示所述活細胞樣本的所述投影顯微圖像。

優選的，所述細胞培養皿包括設有所述開口的底板以及底部圍合所述底板的側壁，且所述底板的厚度≤500μm，所述側壁的厚度≤500μm。

優選的，所述細胞培養皿的制作材料為透明玻璃，或透明的有機聚合物。

優選的，所述細胞培養皿的底面通過AB膠或紫外膠粘貼固定在所述圖像傳感器芯片的正面形成封閉淺槽，以承載所述活細胞樣本和所述培養液。

優選的，所述圖像傳感器芯片采用柔性印制電路板封裝，且所述感光區周圍的封裝連接用金線采用芯片封裝膠固定。