一种多功能细胞球培养观测器件及观测拍摄方法与流程

本发明涉及细胞培养配件，尤其涉及一种多功能细胞球培养观测器件及观测拍摄方法。

背景技术：

1、三维(3d)细胞培养是一种模拟体内细胞微环境的实验技术，它允许细胞在三维空间内生长和分化，与二维(2d)细胞培养相比，3d培养更接近于真实生物体的生理状态。在3d培养中，细胞可以形成复杂的结构，如细胞球(spheroids)和类器官(organoids)，这些结构在研究细胞行为、药物筛选、器官发育和疾病模型方面具有重要价值。其中，3d肿瘤球细胞模型已成为研究肿瘤生物学和药物反应的强大工具。与传统的二维细胞培养模型相比，这些多细胞聚集体更好地再现了固体肿瘤复杂的微环境和异质性，展现出氧气、营养物质和代谢产物的梯度，模拟了原发性肿瘤的病理生理过程，因此对于研究肿瘤生长、浸润和对治疗的反应具有重要价值。类器官是一种更为复杂的体外培养出的具有三维结构的微型组织，它们不仅包含多种类型的细胞，在结构和功能上模拟了相应器官或组织的一部分。类器官可以由干细胞或成熟细胞通过自组织过程形成3d细胞球，它们在模拟器官发育、疾病模型构建和个性化医疗中展现出巨大潜力。

2、表征三维生长细胞的形态和体积对于理解它们的生长动力学和评估治疗效果至关重要。通常情况下会假设三维生长细胞是完美的球形或中心对称、轴对称的形态，研究人员通常通过底部直径测量可以估算体积，但很显然对于这种方法无法捕捉球体复杂的三维结构细胞模型不适用、且普适性较低，只能用于测量形状较为简单的三维细胞模型。通过直接测量厚度能够进行更精确的体积计算，这样能够尽可能复原三维细胞的非均匀形态以及真实大小。对于三维细胞球的生长来说，其长、宽和高变化基本为对数型增长。一旦球体超过临界直径(通常>500微米)，则进入体积增长的稳态期。在这一点上，氧气和营养物质扩散到球体核心，使得三维细胞球的生长受到较大限制，三维细胞球不能无限增长下去。如果能够进一步测量三维细胞在z方向高度上的尺寸变化，则能够提供比x方向和y方向的长度更敏感的生长停滞读数。除了三维细胞球的生长情况监测，三维细胞球的迁移、三维细胞球之间的融合过程也是很难通过常规观察手段进行无接触、实时原位观察的。若等待三维细胞的迁移、融合结束后进行包埋、染色观察，很大程度上会影响细胞球的原有结构，同时不能观察到其具体变化过程。

3、目前，实验室所使用的光学显微镜在量化球体复杂的三维结构方面存在较大局限性。基于二维测量三维细胞球的立体形态时，半透明的细胞互相遮挡会导致图像在z方向厚度的测量受阻。共聚焦成像能够光学截面球体，生成三维重建图像，并且通过荧光标记细胞，可以直接从横截面视图中测量厚度和直径。然而，光散射和吸收限制了成像深度，使得解析大球体的核心(>300微米)变得具有挑战性。

4、光学相干断层扫描(oct)是一种无创成像技术，使用低相干光来创建组织结构的横截面图像，即使在较大的球体中也可以测量厚度和直径。光片荧光显微镜(lsfm)是另一种新兴技术，它使用薄光片照明样品，可以快速进行整个球体的三维成像，并通过三维重建测量厚度和直径。然而，lsfm需要专门的设备，并且可能受到密集球体核心的光散射的限制。对以上所使用的三维细胞立体结构成像方式，想要进行三维细胞的实时原位三维结构变化监测是非常困难的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多功能细胞球培养观测器件及观测拍摄方法，旨在解决了目前实验室不能在培养皿中进行三维细胞球培养的同时，对其进行无扰动，观察细胞球形态结构变化的问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种多功能细胞球培养观测器件，包括培养皿、支撑装置、反射镜和显微镜，所述支撑装置包括皿外操控手柄和皿内镜面固定件；

3、所述显微镜设置于所述培养皿下方，所述皿外操控手柄设置于所述培养皿顶部，所述皿内镜面固定件设置于所述培养皿内部，所述反射镜与所述皿内镜面固定件卡接，且位于所述皿内镜面固定件远离所述皿外操控手柄一侧。

4、其中，所述皿内镜面固定件具有凹口，所述凹口位于远离所述皿外操控手柄一侧。

5、其中，所述反射镜固定在所述凹口内，且保持与水平面的45°夹角。

6、其中，所述培养皿包括培养皿底和培养皿盖，所述培养皿底设置于所述显微镜上方，所述培养皿盖与所述培养皿底卡接，且位于所述培养皿底顶部。

7、第二方面，本发明还提供了一种多功能细胞球培养观测器件观测拍摄方法，包括以下步骤：

8、采用皿内镜面固定件装夹反射镜，并将所述皿内镜面固定件和皿外操控手柄置于培养皿盖两侧，通过磁铁固定；

9、拍摄样品侧面时，向培养皿底提供侧拍光源，样品侧面的像经所述反射镜反射至显微镜；

10、调整所述显微镜物镜焦距使得所述反射镜中显示样品清晰的像，得到样品侧面的像。

11、本发明的一种多功能细胞球培养观测器件，采用所述皿内镜面固定件装夹所述反射镜，并将所述皿内镜面固定件和所述皿外操控手柄置于所述培养皿盖两侧，通过磁铁固定；拍摄样品侧面时，向所述培养皿底提供侧拍光源(非显微镜光源)，样品的像经所述反射镜反射至所述显微镜；调整所述显微镜物镜焦距使得所述反射镜中显示样品清晰的像，得到样品侧面的像，该观测不需要昂贵的设施设备就通过实验室常规显微镜就可进行三维细胞的多角度观测和拍摄，实现了对三维细胞球的侧面无扰动原位监测(由于所述支撑装置和所述反射镜都放置在培养环境中，不需要反复拿取，不会造成样品与拍摄器件的移位)；实现了器件在进行对三维细胞球的侧面拍摄时无需重复进行开盖关盖的操作，极大程度减小了其污染概率(所述支撑装置与所述反射镜一旦安装好，可以不需要打开所述培养皿盖)；大大减小了多功能细胞球培养及多角度观测器件体积，可以适配更为小型的细胞监测平台以及位置限制较多的狭小环境进行三维细胞侧面观察、拍摄。解决了目前实验室不能在培养皿中进行三维细胞球培养的同时，进行无扰动的细胞球形态结构变化观察的问题。

技术特征：

1.一种多功能细胞球培养观测器件，其特征在于，

2.如权利要求1所述的一种多功能细胞球培养观测器件，其特征在于，

3.如权利要求2所述的一种多功能细胞球培养观测器件，其特征在于，

4.如权利要求1所述的一种多功能细胞球培养观测器件，其特征在于，

5.一种多功能细胞球培养观测器件观测拍摄方法，应用于如权利要求1-4任意一项所述的一种多功能细胞球培养观测器件，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及细胞培养配件技术领域，具体涉及一种多功能细胞球培养观测器件及观测拍摄方法，包括培养皿、支撑装置、反射镜和显微镜，支撑装置包括皿外操控手柄和皿内镜面固定件；采用皿内镜面固定件装夹反射镜，并将皿内镜面固定件和皿外操控手柄置于培养皿盖两侧，通过磁铁固定；拍摄样品侧面时，向培养皿底提供侧拍光源，样品的像经反射镜反射至显微镜；调整显微镜物镜焦距使得反射镜中显示样品清晰的像，得到样品侧面，该观测器件对样品的生长过程不会造成干扰，最大程度减小样品污染；通过常规显微镜就可进行三维细胞的多角度观测和拍摄。技术研发人员：宁珂,方灿,李岩,孙文,余玲受保护的技术使用者：国药集团动物保健股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12