活细胞质量测定综述

细胞质量、体积和生长速率是细胞生长发育和内稳态维持的重要生物物理参数。从1952年开始，人类就开始了活细胞质量测定的研究，但直到21世纪，随着电脑科学和精密制造工业的发展，使得精确测定细胞质量成为可能，同时也出现了多种活细胞质量测定的仪器。

细胞质量、体积和生长速率影响细胞的大小，而细胞大小的调控在细胞的生长发育中普遍存在，但具体的调控机制知之甚少。细胞大小定量测定有利于对细胞周期中细胞大小和细胞生长调控的理解。

细胞大小一般通过细胞体积和细胞质量来判断，但细胞体积极易受到渗透压力、胞内水分含量的影响，这些因素都会导致细胞形状和体积的改变；同时对于一些贴壁生长的细胞来说，进行精确的细胞大小测定是很困难的。因此，通过细胞体积改变来反应细胞大小的变化不具有广泛的可操作性。相比之下，细胞质量作为细胞内生物合成和生物降解过程的直接反映，是细胞大小的最精确的指示剂。例如，细胞凋亡或死亡、药物治疗对胞内合成代谢和降解通路的影响等。

活细胞质量测定的方法主要包括：微电子机械系统共振器（MEMSR）、定量相位断层扫描仪（QPT）、数字全息显微镜（DHM）、定量相位显微镜（QPM）。

微电子机械系统共振器

测量共振频率，作为细胞质量的函数，能够高精度的测量细胞质量和细胞生长速率。但环境因素会极大影响共振频率测量，导致分辨率较低；测量稳定性较差；只能测定悬浮生长的细胞，不能测量贴壁生长的细胞。总之，微电子机械系统共振器适合于对少量的悬浮单细胞进行高灵敏度和高精确度的质量和体积测定。

定量相位断层扫描仪

定量相位断层扫描仪通过对细胞进行三维立体扫描，获得光线通过细胞时在三维空间上的相位转换，从而测定细胞质量。特别适用于测量细胞特定厚度范围内的参数以及测量重叠细胞团中单个细胞的质量。但是由于定量相位扫描仪基于复杂的数据获取、数据处理以及复杂的光路，应用受到局限。

数字全息显微镜

通过图像来记录全部的相位和强度信息，然后比较样本和对照组相位和强度的差别，提取出样本细胞的细胞质量信息。数字全息显微镜能够精确定测量细胞内的干质量分布，因此广泛用于无标记跟踪单细胞内细胞器的运动。但由于数字全息显微镜光路复杂、数据处理过程复杂、且需要使用激光，所有这些导致其不能够广泛应用。

定量相位显微镜

活细胞定量相位成像系统是一款与光学显微镜结合，致力于生物研究的创新性成像工具。波前传感器基于创新的四波横向剪切干涉法来实时的测量生物样品的相位转换，可以实时观测活细胞而无需标记，并且可以进行统计和定量分析，包括迁移、生长、活细胞质量测定等。活细胞定量相位成像系统是目前全球唯一高分辨率定量相位图像系统，且仪器没有特殊的光路需求，在活细胞质量测定领域已经得到了广泛的应用。

综上所述，活细胞质量作为细胞大小的评价指标，具有极大的生物学意义。定量相位成像系统以其广泛的兼容性、创新性、应用性，已经成为活细胞质量测定的必备仪器，其结果作为活细胞质量测定的黄金标准，已经被客户广泛接受。