在細胞生物學研究領域，揭示細胞異質性、行為模式及功能機制一直是重要的研究方向。單細胞動態追蹤作為關鍵研究方法，對于深入理解細胞特性具有不可替代的作用。然而，傳統技術存在諸多局限性，如標記干擾、光毒性損傷以及有限通量等問題，導致難以在真實微環境下對細胞進行長期觀測。
 
在此背景下，活細胞動態全息定量成像分析系統HoloMonitor應運而生，它創新性地整合了數字全息顯微技術與自動化單細胞追蹤算法，為細胞研究提供了無標記、全自動的單細胞動態分析平臺，有望重新定義活細胞研究模式。
 
非侵入式自動化單細胞追蹤分析方案
 
活細胞動態全息定量成像分析系統HoloMonitor配備智能化軟件，可對貼壁細胞進行連續、無標記的動態監測與追蹤，在單細胞尺度上實現細胞異質性的深度解析。該系統基于創新的數字全息成像技術，無需任何標記或染色即可精準獲取細胞形態、遷移軌跡、增殖動力學等關鍵參數。此外，系統可選配熒光模塊，將綠色熒光維度與全息數據有機融合，構建多模態互補的分析體系。
 
通過內置在培養箱環境，HoloMonitor系統支持24小時不間斷觀測，在標準培養條件下打造了一個真正的“活細胞實時監測平臺”。這種長期穩定的觀測能力，結合全自動分析流程，使研究從傳統的靜態終點檢測跨越到動態過程解析的新階段。
 
HoloMonitor優勢解析
1. 高效省時：自動化單細胞追蹤顯著提升分析效率
• 引導式操作界面大幅降低人為誤差，提升實驗效率。
• 智能追蹤算法實現即時數據分析和可視化呈現。
• 支持原始數據導出，滿足深度分析需求。
 
2. 非侵入性：無需細胞染色或標記即可追蹤細胞
• 無標記檢測技術保障細胞天然狀態。
• 培養箱內原位成像保持真實微環境。
• 專為長期活細胞研究設計的完整性解決方案。
 
3. 高信息量：獲取細胞群體中每個單細胞的全面數據
• 一次實驗即可獲得更全面的分析結果。
• 單次檢測解析30+細胞形態學參數。
• 高精度運動軌跡追蹤單細胞及細胞群體動態。
 
4. 操作簡便：直觀方便的軟件為日常實驗室流程和細胞培養工作提供全面支持
• 專為細胞研究賦能的細胞成像與量化分析軟件。
• 多重檢測聯用技術，讓單一實驗產出多維數據，拓展更廣闊的研究維度。
• 一套數據多維解析： 基于原始實驗數據可額外分析增殖周期、毒性效應及藥敏反應等關鍵指標。
 
HoloMonitor典型數據產出
1. 細胞特征圖：呈現詳細的動態形態學參數

熒光擴展模塊可在無標記全息數據基礎上增加綠色熒光維度，實現多模態細胞行為關聯分析。
 
2. 細胞運動軌跡圖：包含運動速度、遷移路徑及遷移方向性等數據

細胞運動軌跡圖可精準追蹤每個細胞的遷移路徑。
 
3. 延時圖像與視頻：記錄細胞活動的動態過程

單細胞級動力學形態數據實時追蹤，解析細胞細微變化。
 
4. 細胞譜系樹狀圖：展示所有追蹤細胞及其家族關系

細胞譜系樹狀圖完整呈現整個細胞家族隨時間變化的動態過程。
 
前沿應用案例
 
案例一：3D打印生物材料評估
在高精度3D打印領域，開發高效低毒光引發劑是關鍵挑戰。研究人員創新性地設計了一系列C1 - C5作為新型I型光引發劑。
研究顯示，這些化合物在405 nm、450 nm LED及太陽光下均表現出優異的可見光吸收特性，其中C5表現尤為突出。分子模擬與實驗驗證表明，C5的光聚合效率顯著優于商用光引發劑MBF、TPO和BAPO，最高提升達132%，并能實現高精度大尺寸3D打印。在此實驗中,Holomonitor M4系統評估新型I型光引發劑C5對C3H10 T1/2細胞的毒性（以TPO為對照），發現TPO會抑制細胞增殖、降低匯合度、減緩遷移并誘導凋亡，C5處理組的C3H10 T1/2細胞不僅保持健康形態和行為，其數量、匯合度及遷移速度均有顯著提升。
這些結果充分證明C5兼具高效光引發性能和優異的生物相容性，既能滿足高精度3D打印的工藝要求，又展現出顯著的臨床應用潛力，為生物醫學領域的3D打印應用提供了新的材料選擇。

圖1.C5和TPO對C3H10 T1/2細胞毒性的比較
監測指標包括：(a)細胞數量、(b)細胞匯合度、(c)遷移速度、(d)隨時間變化的細胞形態，并對(e)C5和(f)TPO進行了單細胞追蹤分析。
 
案例二：腫瘤治療響應研究
本研究開發了一種基于明膠/絲素蛋白復合水凝膠系統，并通過交聯玻連蛋白（VN）構建了仿生3D腫瘤微環境，用于模擬侵襲性神經母細胞瘤（NB）并評估其對西侖吉肽（CLG）的長期藥物響應。利用HoloMonitor M4活細胞分析系統觀察到，CLG能顯著誘導MYCN擴增型SK-N-BE(2)和ALK突變型SH-SY5Y兩種NB細胞發生細胞脫落。值得注意的是，未包埋水凝膠的單層細胞持續表現出脫落和聚集現象，而3D水凝膠培養體系則揭示了兩種細胞系的對藥物差異化響應：SK-N-BE(2)細胞表現出更強抗凋亡能力，而SH-SY5Y細胞對CLG更為敏感。
這一發現不僅證實了3D培養體系在模擬腫瘤微環境方面的優勢，更揭示了不同基因型NB細胞抗凋亡機制差異，為神經母細胞瘤的精準治療提供新的實驗依據。