本发明专利技术包括用细胞－基底阻抗测量分析细胞的器件、系统和方法。一方面，本发明专利技术提供细胞－基底阻抗测量器件，由绝缘基底上电极阵列组成。在整个阵列中，每个电极阵列有近似均匀的电阻。另一方面，本发明专利技术提供细胞－基底阻抗测量系统，包含一个或多个细胞－基底阻抗测量器件（器件包含多个孔，每个孔都有一个电极阵列）、一个阻抗分析仪、一个器件工作台（连接每个孔的电极阵列到阻抗分析仪）和控制工作台和阻抗分析仪的软件。另一方面，本发明专利技术可以用阻抗测量作细胞分析，来检测细胞行为或细胞状态的变化。本方法可以用于测试化合物对细胞的作用，例如细胞毒性分析。本发明专利技术还提供分析化合物的细胞毒性的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于细胞的分析和检测的领域.具体说，本专利技术提供 了基于阻抗检测细胞的器件装置、微电极板、和系统，以进行细胞分 析和基于细胞的检测。
技术介绍
生物电子学是正在发展的涉及生物材料和电子仪器的跨学科的研 究领域.生物电子方法已经运用于细胞分析以及生物分子和细胞的检 测. 一种生物电子学的应用是将细胞培养在含有微电极结构的表面，并测量细胞-电极阻抗(cell-electrode impendence)以观察细胞状态 的改变.在PCT申请PCT/US03/22557,趙为"基于阻抗的检測装置和方 法，，("IMPEDANCE BASED DEVICES AND METHODS FOR USE IN ASSAYS"),于20(W年7月18日递交中，公开了一种用于检测放 置于电极表面的细胞和/或分子的装置.此装置通过测量由细胞/分子 与电板表面的结合导致电极阻抗的变化来检测细胞和/或分子.此专利 申请还揭示了多种此装置的实例以及用于基于细胞的检测的装置、系 统.在抗肿瘤药物开发过程中，研究药物时间相关的毒性作用和药物 对细胞增殖的抑制作用是在临床药物开发中获得药物刑量信息的重要 方法.尤其是获得时间相关的IC50和观察IC50的不同时间依賴性模 式.(例如，见参考文献Hassan SB， Jonsson E，Larsson Rand Karlsson MO in / PAfl/Tmico/ogy 五jc/ e"'me/t/fl/ rAeni/^ rt'cs， 2001， Vol. 299, No. 3， pp 1140-1147; Levasseur LM， SIocum服，Rustum YM and Greco WR， in C縱c h缀cA， 1998， vol. 58, pp 5749-S761 ) 一般来说，这些研究使用终点测量的分析方法.在每个时间点，以不 同药物浓度处理培养的细胞，需要不同的实验.这就限制了研究细胞 毒性的时间点的分辦率和时间点数量.因此，需要有新的技术或方法，提供更高的时间分辦率，并可提供多个时间点的测量. 本专利技术进一步扩展了以下专利申请的专利技术申请号为 PCT/US03/22557，题为"基于阻抗的检测装置和方法"，递交于2003 年7月18日的PTC申请；美国专利申请号10/705,447 (于2003年11 月10日递交)，题为"基于阻抗的检测装置和方法"(IMPEDANCE BASED DEVICES and Methods for use in assays)(专利代理人编号 为ACE-00101.P丄1-US)的申请.本专利技术进一步提供了一种使用测重 细胞-基底阻抗的实时细胞电子分析系统，以进行基于细胞的检测，并 提供了使用此系统进行基于细胞检测的 一种方法。专利技术概述一方面，本专利技术提供了一种器件(device)来检測细胞-基底阻抗 (cell-substrate impedance)，这个器件包括a) —个绝缘的基底 (nonconducting substrate) ; b)两个或多个加工于基底的电极阵 列(electrode array),其中每个电极阵列包括两个电极结构(electrode structure) ; c)至少两个连接盘(connection pad)，各个连接盘位 于基底的边缘部位.器件的各个电极阵列在整个阵列上的电阻分布是 近似均匀的.器件的基底有适于细胞贴附与生长的表面，细胞在所述 的基底的表面上的贴附或生长可引起各个电极阵列上的电极结构之间 的可被检测的阻抗变化.在优选实例中，在本专利技术部件的基底的各个 电极阵列上连接有一个不渗液的容器.再一方面，本专利技术提供了一种细胞-基底阻抗测量系统(a cell-substrate impedance measurement system)包括a)至少一个多孑L 器件可检测细胞-基底阻抗，其中多孔(multiple-well)中至少有两个 孑L带有孑L底电极阵列；b) —个阻抗分详斤仪(impedance analyzer); c)用于放置一个或多个多孔器件和用于将孔中的电极阵列电子连接 于阻抗分析仪的器件检测台(device station,或称器件工作台)；d) 用于控制器件检测台(或称器件工作台)和从阻抗分析仪测得的阻抗 值获得数据并进行数据分析的软件系统.在本专利技术的一种优选实例 中，多孔器件的每个电极阵列是可以单个选通的(意即单个电极阵列 可独立地连通到阻抗分析仪)。另一方面，本专利技术提供了一种利用本专利技术器件測量细胞的基底阻 抗的方法.此方法包括提供本专利技术的多阵列器件；将上述多阵列器件连接于阻抗分析仪(impedance analyzer);添加细胞于器件的两个 或多个阵列上的至少一个阵列中；并检测器件上的一个或多个电极阵 列上的细胞-基底阻抗.另一方面，本专利技术提供了细胞变化指数(Cell Change Index)的 计算方法，以定重和比较细胞-基底阻抗.另一方面，本专利技术提供了一种计算连接于细胞-基底仪器上阵列和 连接盘之间的电传导线的电阻的方法.这个电传导线的电阻被用于计 算细胞指数(Cell Index).另 一方面，本专利技术提供了使用本专利技术的细胞-基底阻抗测量系统来 测量细胞曙基底阻抗(cell-substrate impedance)的方法.这个方法包 括提供本专利技术的细胞-基底阻抗测量系统；将细胞添加于带有电极阵 列的多孔器件的至少一个孔中；检测一个或多个添加有细胞的孔的细 胞-基底阻抗.阻抗可在规則或不规则的时间间隔被測量.在一种优选 实例中，在多孔器件上的至少两个孔进行细胞-基底阻抗检测.另一方面，本专利技术提供了一种基于细胞的实时检测方法，可检测 一种或多种化合物对细胞所产生的影响.该方法包括提供上述的细 胞-基底阻抗测量系统；将细胞置于带有电极阵列的至少一个或多个孔 中；在有细胞的一个或多个孔中加入一种或多种化合物；在加入化合 物之前和加入化合物之后检测一个或多个孔上电极阵列的细胞-基底阻 抗.优选的是，在一个或多个加有细胞的孔中加入一种或多种化合物 后，在规則的或不规則的时间间隔上检测细胞-基底阻抗，与时间相关息，以及与化合:反应时与时间相丄的:胞状态的信息.这些S息4 用以确定化合物对细胞的作用.在另一方面，本专利技术提供一种对至少一种化合物的细胞毒性进行 实时检测的方法，包括提供上述的细胞-基底阻抗测量系统；将细胞 置于带有电极阵列的至少一个或多个孔中；在一个或多个有细胞的孔 中加入一种或多种化合物；在加入化合物之前和加入化合物之后检测 一个或多个孔上电极阵列的细胞-基底阻抗，此与时间相关的阻抗变化 提供了化合物时间依赖性的毒性作用的信息.优选的是，在一个或多 个有细胞的孔中加入一种或多种化合物后，在规则的或不规则的时间 间隔检测细胞-基底阻抗.时间相关的阻抗值的变化可提供化合物的任 何可能存在的毒性作用.在上述方法的一个优选实例中，在多个孔中加入相同类型细胞， 在带有相同细胞的不同孔中加入不同浓度的化合物.此方法可提供与 时间相关的和与浓度相关的毒性作用信息.另一方面，本专利技术提供了一种分析和比较两种化合物对某种细胞产生的与时间相关的毒性反应的方法.该方法包本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用来检测细胞－基底阻抗的器件，包括： ａ）一个绝缘的基底； ｂ）加工于基底上的两个或多个电极阵列，这两个或多个电极阵列中的每一个电极阵列都包含两个电极结构； ｃ）位于基底上的两个或多个以上的液体容器，且所述两个或多个电极阵列中的每一个阵列与所述两个或多个以上的液体容器中的一个对应； ｄ）至少两个连接盘，每一个连接盘都位于基底的末端； 其中在所述这两个或多个电极阵列中的每个电极阵列里的两个电极结构是由多个电极部件组成的，所述至少两个电极阵列中的每一个电极阵列的上述两个电极结构中的第一个电极结构和至少两个连接盘中的一个相连，而所述至少两个电极阵列中的每一个电极阵列的上述两个电极结构中的第二个电极结构则和至少两个连接盘中的另一个相连； 其中所述两个或多个以上电极阵列中的至少两个阵列共用一个连接盘； 每个电极阵列的电极电阻在整个阵列上的分布是近似均匀的；而且， 上述基底有一个适合细胞贴附或生长的表面，而细胞在上述基底上的贴附或生长可引起每个电极阵列中电极结构间可测量的阻抗的变化。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓，亚马阿巴斯，王小波，
申请(专利权)人：美国艾森生物科学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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