活細胞質量測定綜述

細胞質量、體積和生長速率是細胞生長發育和內穩態維持的重要生物物理參數。從1952年開始，人類就開始了活細胞質量測定的研究，但直到21世紀，隨著電腦科學和精密制造工業的發展，使得精確測定細胞質量成為可能，同時也出現了多種活細胞質量測定的儀器。

細胞質量、體積和生長速率影響細胞的大小，而細胞大小的調控在細胞的生長發育中普遍存在，但具體的調控機制知之甚少。細胞大小定量測定有利于對細胞周期中細胞大小和細胞生長調控的理解。

細胞大小一般通過細胞體積和細胞質量來判斷，但細胞體積極易受到滲透壓力、胞內水分含量的影響，這些因素都會導致細胞形狀和體積的改變；同時對于一些貼壁生長的細胞來說，進行精確的細胞大小測定是很困難的。因此，通過細胞體積改變來反應細胞大小的變化不具有廣泛的可操作性。相比之下，細胞質量作為細胞內生物合成和生物降解過程的直接反映，是細胞大小的最精確的指示劑。例如，細胞凋亡或死亡、藥物治療對胞內合成代謝和降解通路的影響等。

活細胞質量測定的方法主要包括：微電子機械系統共振器（MEMSR）、定量相位斷層掃描儀（QPT）、數字全息顯微鏡（DHM）、定量相位顯微鏡（QPM）。

微電子機械系統共振器

測量共振頻率，作為細胞質量的函數，能夠高精度的測量細胞質量和細胞生長速率。但環境因素會極大影響共振頻率測量，導致分辨率較低；測量穩定性較差；只能測定懸浮生長的細胞，不能測量貼壁生長的細胞。總之，微電子機械系統共振器適合于對少量的懸浮單細胞進行高靈敏度和高精確度的質量和體積測定。

定量相位斷層掃描儀

定量相位斷層掃描儀通過對細胞進行三維立體掃描，獲得光線通過細胞時在三維空間上的相位轉換，從而測定細胞質量。特別適用于測量細胞特定厚度范圍內的參數以及測量重疊細胞團中單個細胞的質量。但是由于定量相位掃描儀基于復雜的數據獲取、數據處理以及復雜的光路，應用受到局限。

數字全息顯微鏡

通過圖像來記錄全部的相位和強度信息，然后比較樣本和對照組相位和強度的差別，提取出樣本細胞的細胞質量信息。數字全息顯微鏡能夠精確定測量細胞內的干質量分布，因此廣泛用于無標記跟蹤單細胞內細胞器的運動。但由于數字全息顯微鏡光路復雜、數據處理過程復雜、且需要使用激光，所有這些導致其不能夠廣泛應用。

定量相位顯微鏡

活細胞定量相位成像系統是一款與光學顯微鏡結合，致力于生物研究的創新性成像工具。波前傳感器基于創新的四波橫向剪切干涉法來實時的測量生物樣品的相位轉換，可以實時觀測活細胞而無需標記，并且可以進行統計和定量分析，包括遷移、生長、活細胞質量測定等。活細胞定量相位成像系統是目前全球唯一高分辨率定量相位圖像系統，且儀器沒有特殊的光路需求，在活細胞質量測定領域已經得到了廣泛的應用。

綜上所述，活細胞質量作為細胞大小的評價指標，具有極大的生物學意義。定量相位成像系統以其廣泛的兼容性、創新性、應用性，已經成為活細胞質量測定的必備儀器，其結果作為活細胞質量測定的黃金標準，已經被客戶廣泛接受。