O Moxi Z miniatura contador de células automático é um novo instrumento que combina o princípio Coulter com a tecnologia de sensor patenteado de película fina e um algoritmo de software proprietário para executar dimensionamento e contagem de uma ampla gama de tamanho de partículas, bem como para determinar a saúde geral do monodispersos mamíferos culturas de células. Este protocolo descreve a utilização deste instrumento para contagem e avaliação da saúde das culturas de células.
Particle and cell counting is used for a variety of applications including routine cell culture, hematological analysis, and industrial controls1-5. A critical breakthrough in cell/particle counting technologies was the development of the Coulter technique by Wallace Coulter over 50 years ago. The technique involves the application of an electric field across a micron-sized aperture and hydrodynamically focusing single particles through the aperture. The resulting occlusion of the aperture by the particles yields a measurable change in electric impedance that can be directly and precisely correlated to cell size/volume. The recognition of the approach as the benchmark in cell/particle counting stems from the extraordinary precision and accuracy of its particle sizing and counts, particularly as compared to manual and imaging based technologies (accuracies on the order of 98% for Coulter counters versus 75-80% for manual and vision-based systems). This can be attributed to the fact that, unlike imaging-based approaches to cell counting, the Coulter Technique makes a true three-dimensional (3-D) measurement of cells/particles which dramatically reduces count interference from debris and clustering by calculating precise volumetric information about the cells/particles. Overall this provides a means for enumerating and sizing cells in a more accurate, less tedious, less time-consuming, and less subjective means than other counting techniques6.
Despite the prominence of the Coulter technique in cell counting, its widespread use in routine biological studies has been prohibitive due to the cost and size of traditional instruments. Although a less expensive Coulter-based instrument has been produced, it has limitations as compared to its more expensive counterparts in the correction for “coincidence events” in which two or more cells pass through the aperture and are measured simultaneously. Another limitation with existing Coulter technologies is the lack of metrics on the overall health of cell samples. Consequently, additional techniques must often be used in conjunction with Coulter counting to assess cell viability. This extends experimental setup time and cost since the traditional methods of viability assessment require cell staining and/or use of expensive and cumbersome equipment such as a flow cytometer.
The Moxi Z mini automated cell counter, described here, is an ultra-small benchtop instrument that combines the accuracy of the Coulter Principle with a thin-film sensor technology to enable precise sizing and counting of particles ranging from 3-25 microns, depending on the cell counting cassette used. The M type cassette can be used to count particles from with average diameters of 4 – 25 microns (dynamic range 2 – 34 microns), and the Type S cassette can be used to count particles with and average diameter of 3 – 20 microns (dynamic range 2 – 26 microns). Since the system uses a volumetric measurement method, the 4-25 microns corresponds to a cell volume range of 34 – 8,180 fL and the 3 – 20 microns corresponds to a cell volume range of 14 – 4200 fL, which is relevant when non-spherical particles are being measured. To perform mammalian cell counts using the Moxi Z, the cells to be counted are first diluted with ORFLO or similar diluent. A cell counting cassette is inserted into the instrument, and the sample is loaded into the port of the cassette. Thousands of cells are pulled, single-file through a “Cell Sensing Zone” (CSZ) in the thin-film membrane over 8-15 seconds. Following the run, the instrument uses proprietary curve-fitting in conjunction with a proprietary software algorithm to provide coincidence event correction along with an assessment of overall culture health by determining the ratio of the number of cells in the population of interest to the total number of particles. The total particle counts include shrunken and broken down dead cells, as well as other debris and contaminants. The results are presented in histogram format with an automatic curve fit, with gates that can be adjusted manually as needed.
Ultimately, the Moxi Z enables counting with a precision and accuracy comparable to a Coulter Z2, the current gold standard, while providing additional culture health information. Furthermore it achieves these results in less time, with a smaller footprint, with significantly easier operation and maintenance, and at a fraction of the cost of comparable technologies.
A implementação subjacente a abordagem Coulter pode ser altamente determinista da precisão global das medições. Uma área crítica é a correcção das contagens de células-primas para os eventos "coincidência" em que dois ou mais células simultaneamente passar através da abertura e são medidos como um único evento eléctrica. "Eventos coincidência" contribuir para erro que varia dependendo de um número de factores, incluindo o tamanho da célula e do grau de aglomeração (Davis et al 1967) 6. Como resultado, a correcção coincidência necessária para uma dada amostra não pode ser previsto, variando amplamente entre células / partícula tipos e mesmo entre diferentes culturas de tipos de células idênticas. Estabelecido teoria, enraizada em publicações iniciais por Coulter, envolve a aplicação de um ajustamento logarítmica das contagens-primas com base no número de eventos observados e uma empiricamente-determinado, factor de correcção de partícula específico, z. Enquanto as contagens precisas podem ser adequadamente conseguido com to seu algoritmo de correcção, é limitada na sua aplicabilidade prática devido aos grandes variações nos valores de Z entre tipos de células e à dificuldade correspondente em prever com precisão o seu valor. Aqui, utilizando a contagem de células "verdadeiro" identificado pelo ajuste de curva Moxi Z em conjunto com o algoritmo de correcção de coincidência, o Z Moxi dinamicamente corrige para coincidência para atingir as concentrações reais. Quando comparados com os resultados obtidos usando alta final Coulter Z2, o Z Moxi produzido contagens comparáveis em toda uma gama de concentrações de 0 – 500.000 células / ml (Tipo cassete M) e 3000 – 2-2.5e 6 células / ml (cassete de Tipo S) . Além disso, o Z Moxi alcança esta precisão de contagem com um coeficiente de variação semelhante baixo em contagens e uma precisão de dimensionamento de partículas que é característica de o padrão de ouro, Coulter-técnica na contagem de células.
Além disso, os dados aqui apresentados indicam que o Z Moxi pode fornecer informação valiosasobre a saúde geral das culturas de células. O Z Moxi utiliza a abordagem de ajuste de curva com um algoritmo de software proprietário para determinar essa avaliação saúde, cultura. As alterações morfológicas associadas com a morte das células, tais como blebbing, quebrando e distorções volumétricos (Kataoka e Tsuruo 1996, Liegler et al 1995, Sheridan et al 1981) 12-14, tornam possível para o Moxi-Z para distinguir diferenças entre impedimetric vivem populações e mortos celulares / detritos populações. O MVI é gerada através da análise da distribuição de tamanho de cultura / partícula para identificar as contribuições relativas de detritos de partícula, encolhido células necróticas, ea curva equipada população de células de interesse. O valor assim MVI reflecte um índice de população ou medida raciométrica das contagens da população monodispersas com respeito ao perfil global de partícula população. Este valor é então algoritmicamente-ajustados estatísticas de base populacional e observações empíricas. BecausE o MVI olha para outros parâmetros do que as abordagens de coloração tradicionais, não é esperado para espelhar estas técnicas, mas em vez disso proporciona uma vista alternativa valiosa para a saúde de uma cultura de células, particularmente no que diz respeito à detritos e contaminantes microbianos.
Em resumo, o contador de células Moxi-Z é um instrumento de bancada ultra pequeno que proporciona precisas, ensaios reprodutíveis de contagem de células, tamanho da célula, e saúde célula usando o princípio Coulter e os algoritmos de ajuste de curvas de software combinado com uma tecnologia de sensor patenteado de película fina . Com a cassete de Tipo M é capaz de contagem de partículas que variam de 4 – 25 mícrons de diâmetro (gama dinâmica de 2 – 34 microns), em 8 segundos. Com a cassete de Tipo S é capaz de contagem de partículas que variam de 3 – 20 mícrons de diâmetro (gama dinâmica de 2 – 26 microns), em 15 segundos. Além disso, a Moxi-Z executa avaliações de saúde sem o uso de reagentes. É inte muito menos trabalhocaras e subjetiva que a contagem manual. Em comparação com a norma contagem Coulter, o Moxi é mais rápido, significativamente menor, fornece mais informações, requer uma manutenção consideravelmente menos, é mais fácil de usar, e é uma fracção do custo.
The authors have nothing to disclose.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
ORFLO Diluent | ORFLO | MXA006 | |
Cassette Dispenser | ORFLO | Stores up to 25 cassettes for convenient dispensing | |
USB Cable | ORFLO | Connects instrument to PC/Mac or power adapter | |
Power Adapter (US and EU models only) | ORFLO | Connects USB cable to an AC outlet | |
USB Flash Drive | ORFLO | Stores Moxi Z software and user manual | |
Calibration Check Beads | ORFLO | ||
Electronic Calibration Cassette | ORFLO | Electronic cassette for verifying proper system operation and calibration |