El Moxi Z contador automático de células en miniatura es un instrumento novedoso que combina el Principio Coulter con la tecnología patentada de sensor de película delgada y un algoritmo de software propietario para realizar el dimensionado y el recuento de un amplio rango de tamaño de partículas, así como para determinar el estado general de salud de monodispersas cultivos de células de mamíferos. Este protocolo se describe el uso de este instrumento para contar y evaluar la salud de los cultivos celulares.
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.
La aplicación del enfoque subyacente Coulter pueden ser altamente determinista de la precisión global de las mediciones. Un área crítica es la corrección de los recuentos de células primas para "eventos coincidencia" donde dos o más células simultáneamente pasan a través de la abertura y se mide como un evento eléctrico único. "Eventos coincidencia" contribuir a un error que varía en función de un número de factores incluyendo el tamaño celular y el grado de agrupamiento (Davis et al 1967) 6. Como resultado, la corrección de coincidencia necesaria para cualquier muestra dada no se puede predecir, variando ampliamente entre tipos de células / partícula e incluso entre diferentes culturas de tipos de células idénticas. Establecido teoría, basada en las publicaciones iniciales por Coulter, consiste en aplicar un ajuste logarítmica de los recuentos primas basadas en el número de eventos observados y una determinada empíricamente, de partícula específica del factor de corrección, z. Si bien el número exacto puede ser realizado con la tel algoritmo de corrección, se limita en su aplicación práctica, debido a las grandes variaciones en los valores de z entre tipos de células y la correspondiente dificultad en predecir con exactitud su valor. Aquí, utilizando la "verdadera" recuento de células identificadas por el ajuste de la curva Moxi Z en conjunción con el algoritmo de corrección de coincidencia, el Z Moxi dinámicamente corrige coincidencia para alcanzar las concentraciones reales. En comparación con los resultados obtenidos con alta gama Coulter Z2, el Z Moxi cuenta comparables producidas a través de un rango de concentración de 0 a 500.000 células / ml (tipo cassette M) y 3000 – 2-2.5E 6 células / ml (cassette de tipo S) . Además, el Z Moxi logra esta precisión recuento con un coeficiente bajo similar de variación en los recuentos y una precisión en partículas de tamaño que es característico del patrón oro, Coulter-técnica en el recuento de células.
Por otra parte, los datos presentados aquí indican que la Z Moxi pueden proporcionar información valiosacon respecto a la salud general de los cultivos celulares. El Z Moxi aprovecha el enfoque de ajuste de curvas con un algoritmo de software propietario para determinar esta evaluación de seguridad y salud. Los cambios morfológicos asociados con la muerte celular, como blebbing, separándose y distorsiones volumétricas (Kataoka y Tsuruo 1996, Liegler et al 1995, Sheridan et al 1981) 12-14, hacen posible que el Moxi-Z para distinguir las diferencias entre los impedimetric viven las poblaciones y las poblaciones de células muertas / escombros. El valor monetario es generado por el análisis de la distribución del tamaño de la cultura / partícula para identificar las contribuciones relativas de partículas de desechos, reducidos células necróticas, y la curva de la población equipada célula de interés. El valor MVI lo refleja un índice de población o medida radiométrica de los recuentos de población monodispersas con respecto al perfil de partícula población general. Este valor se hace mediante algoritmos ajustados en función de las estadísticas basadas en la población y las observaciones empíricas. Because la MVI mira a otros parámetros que los enfoques de tinción tradicionales, no se espera para duplicar estas técnicas sino que proporciona una vista alternativa valiosa en la salud de un cultivo de células, particularmente con respecto a los restos y contaminantes microbianos.
En resumen, el contador de células Moxi-Z es un instrumento de ultra sobremesa pequeño que proporciona ensayos precisas y reproducibles de recuento de células, el tamaño de celda, y la salud de células utilizando el Principio Coulter y de ajuste de curvas algoritmos de software combinada con una tecnología de sensores patentada de película delgada . Con el cassette de tipo M es capaz de contar partículas que van desde 4 – 25 micras de diámetro (rango dinámico de 2 – 34 micras), en 8 segundos. Con el casete Tipo S es capaz de contar partículas que van desde 3 – 20 micras de diámetro (rango dinámico de 2 – 26 micras), en 15 segundos. Además, el Moxi-Z lleva a cabo evaluaciones de salud sin el uso de reactivos. Es inte mucho menos trabajonsive y subjetivos que el recuento manual. En comparación con la norma recuento Coulter, la Moxi es más rápido, significativamente menor, proporciona más información, requiere un mantenimiento considerablemente menor, es más fácil de usar, y es una fracción del coste.
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 |