CytationTM3活细胞分析系统在本科生实践教学中的应用

摘要：Cytation^TM 3活细胞分析系统将全自动数字荧光显微镜和多功能微孔板检测仪的技术整合，功能强大，本文对其特点及應用作一介绍，阐明使用中存在的问题，从多方面探讨如何将其应用于本科生实践教学中，并对教学效果提出展望。

关键词：Cytation^TM 3；活细胞分析系统；实践教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）29-0234-02

荧光显微镜是以紫外线为光源，用以照射被检物体，使之发出荧光，然后在显微镜下观察物体的形状及其所在位置，常用于研究细胞内物质的吸收、运输、及分布等。酶标仪，是酶联免疫吸附试验的专用仪器，可广泛应用于核酸的定量及纯度分析、蛋白定量、酶活力和动力学检测等。目前，这两种仪器是生物学实验室里的常备仪器，用途广泛，使用率高。吉林大学公共卫生学院辐射肿瘤学与肿瘤转化医学科研平台（依托于卫生部放射生物学重点实验室）于2014年购进一台Cytation^TM 3活细胞分析系统（BioTek），将荧光显微镜和酶标仪的功能整合到一起，为广大师生的教学、科研工作提供有力支持。为提高Cytation^TM 3活细胞分析系统的使用率，充分发挥大型仪器设备的先进功能，现拟将Cytation^TM 3活细胞分析系统应用于本科生实践教学当中，提升本科生的科研思维和创新能力。

一、本科生实践教学的实施

本科生实践教学主要包括大学生创新性实验计划、本科生开放性创新实验项目和本科生毕业实习等。①大学生创新实验计划是由本科生个人组织团队，在导师的指导下申请项目，自主进行研究性学习，自主进行实验设计、准备材料、实施实验、处理分析数据、撰写总结报告等；②本科生开放性创新实验项目是一种新兴的教学模式，是对传统实验教学模式的改革和补充。学生通过开放性实验教学不仅能动手操作、分析，而且能够主动查阅一定量的文献、初步学习设计实验方案，从而达到本科生主动获取知识、分析问题、解决问题的目的；③本科生毕业实习是本科教学最后一个重要的实践性教学环节，是本科生创新思维、综合素质与实践能力培养效果的全面检验。目前，本科研平台的Cytation^TM 3活细胞分析系统每年用于上述三个类型的本科生实践教学活动的实施，使本科生通过该分析系统掌握核酸的定量及纯度分析、蛋白定量、酶活力和动力学检测、酶联免疫测定、细胞增殖与毒性分析、报告基因检测等操作技术，提高所承担实践项目的层次。

二、Cytation^TM 3活细胞分析系统的特点及应用

Cytation^TM 3是一款细胞成像多功能微孔板检测系统，一套系统兼具全自动数字荧光显微镜和多功能微孔板检测仪的技术手段。全自动数字荧光显微镜用于观测细胞表型的变化，而多功能微孔板检测仪则是在微孔板内对细胞的状态进行快速定量，这种整合设计，为基于孔板的高密度细胞研究提供了大量的细胞表型分析数据，使研究者在培养细胞之后，不但可以对细胞的生长状态进行检测，同时还可得到细胞的影像资料以进行细胞计数。此外，Cytation^TM 3还配备有BioTek专利的微孔板检测Hbyrid技术，拥有基于滤光片的高灵敏度检测光路和基于光栅的高灵活性检测光路，可以满足不同检测的需求。Cytation^TM 3的荧光细胞成像模块可升级，为研究者提供了丰富的细胞成像数据。Cytation^TM 3操作简单，具备荧光及明场成像、自动细胞计数和亚群分析功能，兼容6-384孔板、玻片和T25培养瓶，同时孵育温度可达45°C，并可对CO2和O2 进行控制，是大多数科研实验室预算范围内可以配备的成像检测系统。Cytation^TM 3用途广泛，如可用于对 DAPI染色的细胞进行分析、对BacMam法转染的U2OS 细胞进行分析、通过荧光显微镜对细胞的活性进行监测等。

三、Cytation^TM3活细胞分析系统在使用中存在的问题

Cytation^TM 3活细胞分析系统功能丰富、用途广泛，但使用率较低，原因可能包括以下几方面：首先，由于Cytation^TM 3属于大型仪器设备，大部分本科生出于担心使用不当损坏仪器的恐惧心理以及学习新设备花费大量时间的畏难心理，不愿意在Cytation^TM 3上投入过多精力对其功能进行探索，这是导致Cytation^TM 3得不到广泛应用的重要原因之一；其次，指导教师在承担本科生实践教学的过程中没有充分认识到Cytation^TM 3的优点、没有针对Cytation^TM 3的使用进行必要的向导作用，因此忽略了Cytation^TM 3在实践教学中的优势。要解决以上问题，首先要求指导教师及本科生对Cytation^TM 3有充分的认识，只有先进的实验方法和仪器设备才能对科研和本科生实践教学的实施给予有力支持，才有可能使教师取得高水平的科研成果、发表高质量的科研论文。目前，国内外使用Cytation^TM 3进行相关研究已发表学术论文多篇，甚至有文章发表在Nature这样的大牌期刊上。

四、如何将Cytation^TM 3活细胞分析系统逐步应用于本科生实践教学

1.通过专业培训熟悉仪器基本功能。想要将Cytation^TM 3活细胞分析系统成功应用于本科生实践教学，首先必须保证参加实践教学的本科生对其功能有足够的了解。Cytation^TM 3操作简单，功能强大，具备细胞长时培养、微孔板读数、微孔板成像、细胞计数及数据分析的功能，将传统细胞学实验平台如CO2培养箱、酶标仪、荧光显微镜、图像数据分析软件等综合到一起，可完成细胞生长曲线的描绘、干细胞分化研究、细胞迁移及侵袭动力学分析等。通过专业技术人员对Cytation^TM 3功能的培训，使本科生掌握一定的有关Cytation^TM 3的基本知识，对其特点及应用范围有初步的了解，为进一步学习Cytation^TM 3具体操作方法打下基础。

2.通过上机操作掌握仪器使用方法。在充分熟悉了Cytation^TM 3的特点及功能后，重要的一点是如何上机操作获得各种想要的实验数据。首先由专业技术人员上机操作演示Cytation^TM 3的各种功能，之后由本科生结合自己的研究内容和实验样品亲自动手操作学习，技术人员在一旁指导，指出其操作中的不当之处，指导本科生快速有效的获得理想的实验结果，从而使研究生对Cytation^TM 3有感官的认识。

3.通过交流与讨论加深对仪器的认识。Cytation^TM 3活细胞分析系统属于大型仪器设备，其功能强大，技术先进，承担着重要的科研任务。由于仪器引进的时间尚短，许多功能还有待研究和开发，本科生对于Cytation^TM 3的功能和使用还不是十分熟悉，因此学生真正接触仪器的时间有限，而这也一定程度地限制了Cytation^TM 3功能的开发与利用。为了加深本科生对Cytation^TM 3的认识，以便利用更先进的方法和技术来完成其相应的实践教学内容，我们希望通过组织本科生针对Cytation^TM 3进行定期的交流与讨论改变仪器使用率低的问题。由于网络交流时间、空间自由，而且覆盖面广，可以同时容纳较多的参与者，因此，我们通过社交软件为研究生创建了网络交流平台，本科生可以在这里针对Cytation^TM 3提出自己的想法或问题，由其他本科生及指导教师参与讨论与学习。

五、展望

将Cytation^TM 3活细胞分析系统应用于本科生实践教学，最直接的结果是能够让大型先进仪器在实验室里有用武之地，师生们不再因陌生而對其敬而远之，从而实现最初购买时的目的，让Cytation^TM 3成为科研中的有力武器，提高其使用率。此外，将Cytation^TM 3活细胞分析系统应用于本科生实践教学，可以使广大本科生有机会接触大型仪器，并且能够亲自动手操作，在理论知识的背景下，强化本科生对仪器的直观认识，使他们了解前沿的知识技术，开拓思维，提升科研兴趣，从而在实践中逐渐培养创新能力。

参考文献：

[1]朱昊，郭宏，曹良才，et al.荧光显微镜实验的设计[J].实验室研究与探索，2011，（11）：128-130+150.

[2]李振杰.如何选购酶标仪[J].价值工程，2013，（18）：328-329.

Abstract：The Cytation^TM 3 Cell Imaging Multi-Mode Reader combines the technologies of automated digital fluorescence microscopy and multifunction microplate reader.In this article，we give an introduction to its features and applications，and explain the problems of using it.We also discuss its application in undergraduate practical teaching，and put forward the prospect of teaching result.

Key words：Cytation^TM 3；cell imaging multi-mode reader；practical teaching

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