名稱：離子成像儀（Gradraw^?）

型號：GD100-XY 系列   /   GD100-YG 系列

品牌（產(chǎn)地）：旭月（中國）/   YOUNGER（美國）

簡介：

        Gradraw^?離子成像儀作為生命科學領域革命性檢測設備，依托 旭月專利技術（專利號：ZL200910090085.6、ZL201210462127.6 等）， 通過創(chuàng)新性整合無損超靈敏選擇性微電極系統(tǒng)與智能成像算法，實 現(xiàn)了活體樣本表面離子動態(tài)的原位可視化研究。本產(chǎn)品突破傳統(tǒng)技 術瓶頸，在非標記、非接觸、零損傷條件下，僅需25 秒即可完成 0-10mM 寬域濃度梯度的動態(tài)成像，其檢測靈敏度達10??M 量級，兼 具亞細胞級空間分辨率（≤1μm）與毫秒級時序解析能力。

        該設備創(chuàng)新性地構建了多尺度檢測體系，可精準適配組織（毫 米級）、器官（百微米級）及單細胞（微米級）等多維研究需求， 填補了活體組織層面離子動態(tài)研究的系統(tǒng)性方法空白。為細胞信號 轉(zhuǎn)導、病理機制解析等研究提供了突破性的原位研究工具，現(xiàn)已成為國際前沿實驗室與高等學府開展跨 尺度生命科學研究的重要裝備。

產(chǎn)品功能 

• 獲取樣品表面及外部離子濃度梯度變化圖像
• 獲取離子在組織、細胞等樣品表面的分布特征
• 獲取離子在環(huán)境中的分布情況

檢測模塊（11 種可選）

Ca²⁺、H⁺、K⁺、Na⁺、Cl^-、Mg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、NH₄⁺、NO₃^-

應用成果

Ecotoxicol Environ Saf 天津師范大學 孫金生：利魯唑?qū)Ω∑迹↙emna turionifera）耐鎘性和鎘積累影響的新認識

Front Plant Sci 中國農(nóng)科院資劃所 程憲國：外源亞精胺引發(fā)減輕鹽堿脅迫下羊草種子滲透損傷

Environ Exp Bot 中國農(nóng)科院資劃所 程憲國：外源水楊酸信號在鹽堿脅迫下啟動羊草種子萌發(fā)中的滲透調(diào)節(jié)作用

NMT設備購置基金

       2021年6月24日由國家科技部認定的中科合創(chuàng)（北京）科技成果評價中心組織多方專家，一致認為《旭月非損傷微測技術及其應用》從理論、技術、產(chǎn)品和應用，總體處于國際領先水平！

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質(zhì)子梯度成像儀

        pH是生物體中最重要的生理參數(shù)之一，在生物體內(nèi)受到內(nèi)源性緩沖液的嚴格控制。人體細胞液的pH值與許多重要生理過程密切相關，比如細胞增殖和凋亡、離子運輸、肌肉收縮等活動。酸堿度的變化還會通過信號連接與間隙通路的變化影響到突觸傳遞和神經(jīng)元興奮等神經(jīng)系統(tǒng)的活動。而不正常的細胞功能、生長和分裂往往可以觀察到反常的pH，并伴隨著不同的疾病。質(zhì)子梯度成像是基于關鍵技術——非損傷微測技術的創(chuàng)新產(chǎn)品，相比于傳統(tǒng)微電極、磁共振、熒光分析法，具備獨有優(yōu)勢。

質(zhì)子梯度研究面臨的挑戰(zhàn)

• pH變化細微且迅速，而傳統(tǒng)熒光探針技術存在緩沖效應，結(jié)果不準確。
• 熒光探針方法復雜，且難以量化pH的變化。
• 傳統(tǒng)微電極法空間分辨率低，時間分辨率一般。
• 現(xiàn)有pH成像技術如磁共振，靈敏度低，設備昂貴。
• 質(zhì)子流檢測技術無法實現(xiàn)成像，不直觀。

質(zhì)子梯度成像儀解決方案

• 前處理簡單、無損。
• 濃度梯度檢測靈敏度可達10^-12M級別。
• 可實現(xiàn)胞外微環(huán)境質(zhì)子濃度成像，結(jié)果更直觀。
• 無需指示劑，不需要染色，消除了緩沖效應，結(jié)果更準確。
• 可以直接量化檢測胞外微環(huán)境的質(zhì)子濃度，空間分辨率高達1微米。
• 不受樣品尺寸、結(jié)構影響，可直接檢測組織微環(huán)境的質(zhì)子梯度。

案例：腫瘤組織癌占比與質(zhì)子梯度的關系

        外酸化與內(nèi)堿化的現(xiàn)象普遍存在于不同類型的惡性腫瘤中。與正常細胞相比，腫瘤細胞具有升高的細胞內(nèi)pH（pHi）和降低的細胞外pH（pHe）。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織的酸性程度遠高于正常組織。腫瘤細胞不能長時間在pHi過低的條件下生存，于是將胞內(nèi)的酸性產(chǎn)物排出，從而引起腫瘤微環(huán)境的外酸化和內(nèi)堿化。

        我們利用活體乳腺腫瘤組織作為材料，使用質(zhì)子梯度成像儀檢測腫瘤組織的不同位點質(zhì)子梯度，結(jié)合組織切片技術對腫瘤組織癌占比（組織中癌細胞的占比）的評估發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織中癌占比越高的位點，組織表面質(zhì)子的濃度梯度越大，表示質(zhì)子分泌活躍。反之則質(zhì)子分泌弱。

鈣離子成像儀

        鈣離子是一種重要的第二信使，不僅調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的多種生理活動，還參與細胞對外界環(huán)境的響應過程。鈣離子信號主要通過細胞質(zhì)和細胞器中鈣離子分布以及濃度的變化而產(chǎn)生。胞內(nèi)鈣離子呈現(xiàn)復雜的時空動態(tài)變化，只有實時全面掌握胞內(nèi)及胞外鈣離子的變化，才能深入理解鈣信號的重要功能。目前最常見的是用于檢測胞內(nèi)鈣離子濃度的熒光探針技術，以及檢測胞內(nèi)外鈣離子交換的非損傷微測技術，鮮有胞外鈣離子成像技術。

鈣離子研究面臨的挑戰(zhàn)

• 胞外微環(huán)境鈣濃度微觀變化研究手段的缺失。
• 鈣離子信號變化迅速，而傳統(tǒng)熒光探針技術存在緩沖效應，結(jié)果不準確。
• 胞內(nèi)外鈣流檢測技術無法成像，不直觀。
• 針對組織的鈣成像效果不理想。

鈣離子成像儀解決方案

• 可以直接檢測胞外微環(huán)境的鈣離子濃度，空間分辨率高達1微米。
• 無需指示劑，不需要染色。
• 可實現(xiàn)胞外微環(huán)境鈣濃度成像，結(jié)果更直觀。
• 不受樣品尺寸、結(jié)構影響，可直接檢測組織微環(huán)境的鈣濃度。

案例：低溫脅迫下水稻根際微環(huán)境的鈣濃度梯度

       4℃低溫實時刺激水稻根部，觀察根際微環(huán)境的Ca²⁺濃度梯度發(fā)現(xiàn)，常溫環(huán)境下，根際微環(huán)境的Ca²⁺濃度梯度不明顯，靠近根表面位置的Ca²⁺濃度略低于環(huán)境濃度。低溫處理后，根際微環(huán)境的Ca²⁺濃度梯度明顯增大，且靠近根表面位置的Ca²⁺濃度明顯低于環(huán)境濃度。隨著時間的推移，根際微環(huán)境的Ca²⁺濃度梯度逐漸下降，且靠近根表面位置的Ca²⁺濃度逐漸升高并接近于環(huán)境濃度。低溫處理后，根表面Ca²⁺濃度急劇降低表明大量的Ca²⁺進入根內(nèi)，隨著時間的推移，進入根內(nèi)的Ca²⁺量越來越少。

鈉離子成像儀

        鈉離子是細胞外液中最主要的電解質(zhì)，對維持細胞外液的滲透壓及容量具有重要作用。它在生理與病理上扮演著關鍵性的角色，例如神經(jīng)傳導、肌肉與心臟收縮、電解質(zhì)平衡，陽離子運輸和細胞容積調(diào)節(jié)等。目前常見的用于檢測鈉離子濃度的成像技術有熒光鈉離子探針、磁共振，而鈉離子成像儀有其獨有的優(yōu)勢。

鈉離子研究面臨的挑戰(zhàn)

• 傳統(tǒng)熒光探針技術存在緩沖效應，結(jié)果不準確。
• 傳統(tǒng)微電極法空間分辨率低，時間分辨率一般。
• 現(xiàn)有鈉離子成像技術如磁共振，靈敏度低，設備昂貴。
• 鈉流檢測技術無法實現(xiàn)成像，不直觀。

鈉離子成像儀解決方案

• 前處理簡單、無損。
• 濃度梯度檢測靈敏度可達10^-12M級別
• 可實現(xiàn)胞外微環(huán)境鈉離子濃度成像，結(jié)果更直觀。
• 無需指示劑，不需要染色，消除了緩沖效應，結(jié)果更準確。
• 可以直接量化檢測胞外微環(huán)境的鈉離子濃度，空間分辨率高達1微米。
• 不受樣品尺寸、結(jié)構影響，可直接檢測組織微環(huán)境的鈉離子梯度。

案例：鹽脅迫下，耐鹽及鹽敏感品種根系鈉離子濃度梯度對比   

        耐鹽及鹽敏感擬南芥用150mM平板處理3天，檢測根部分生區(qū)Na⁺濃度梯度。結(jié)果顯示，耐鹽品種根表的Na⁺濃度更高，且兩個品種均高于環(huán)境濃度，即兩種擬南芥根系均在排Na⁺。此外，耐鹽品種Na⁺濃度自靠近根表到遠離，下降的更劇烈，即耐鹽品種根表Na⁺濃度梯度更大，表明于鹽敏感組相比，耐鹽組Na⁺外排更強。

鉀離子成像儀

        鉀離子是人體中的一種重要電介質(zhì)和礦物質(zhì)，尤其是細胞內(nèi)和細胞外基質(zhì)中的重要陽離子。其功能在于維持細胞內(nèi)外的酸堿平衡、滲透壓、膜電位、神經(jīng)肌肉功能等。血鉀增高，即高血鉀癥（hyperkalemia）與腎衰、脫水性休克、腎上腺皮質(zhì)功能不全有關；而血鉀降低，即低鉀血癥（hypokalemia）與營養(yǎng)不良、負氮平衡、胃腸道液體流失等有關。目前鮮有用于活體組織、細胞鉀離子的成像儀器，常見的用于檢測鉀離子濃度的技術有熒光定量技術、微電極技術。鉀離子成像儀具有結(jié)果可視化、直觀的特點，優(yōu)勢明顯。

鉀離子研究面臨的挑戰(zhàn)

• 活體細胞、組織鉀離子濃度成像技術缺乏。
• 熒光探針技術存在緩沖效應，結(jié)果不準確。
• 傳統(tǒng)微電極法空間分辨率低，時間分辨率一般。
• 鉀流檢測技術無法實現(xiàn)成像，不直觀。

鉀離子成像儀解決方案

• 前處理簡單、無損。
• 濃度梯度檢測靈敏度可達10^-12M級別
• 可實現(xiàn)胞外微環(huán)境鉀離子濃度成像，結(jié)果更直觀。
• 無需指示劑，不需要染色，消除了緩沖效應，結(jié)果更準確。
• 可以直接量化檢測胞外微環(huán)境的鉀離子濃度梯度，空間分辨率高達1微米。
• 不受樣品尺寸、結(jié)構影響，可直接檢測組織微環(huán)境的鉀離子濃度梯度。

案例：腫瘤細胞凋亡時胞內(nèi)外K⁺的動態(tài)變化

       十字孢堿（STS）可以誘導細胞的凋亡。我們使用1 μM的STS處理腫瘤細胞測胞外K⁺濃度梯度時發(fā)現(xiàn)，處理前，胞外微環(huán)境的K⁺濃度梯度不明顯，靠近細胞表面位置的K⁺濃度略高于環(huán)境濃度。STS處理10分鐘后，胞外微環(huán)境的K⁺濃度梯度明顯增大，且靠近細胞表面位置的K⁺濃度明顯高于環(huán)境濃度，表明此時在腫瘤細胞的表面監(jiān)測到了排出的K⁺。隨著時間的推移，胞外微環(huán)境的K⁺濃度梯度逐漸下降，且靠近細胞表面位置的K⁺濃度逐漸降低并接近于環(huán)境濃度。說明隨著時間的推移，排出腫瘤細胞外的K⁺量越來越少。

氯離子成像儀

        氯離子起著各種生理學作用，許多細胞中都有氯離子通道，它主要負責控制靜止期細胞的膜電位以及細胞體積。在膜系統(tǒng)中，特殊神經(jīng)元里的氯離子可以調(diào)控甘氨酸和伽馬氨基丁酸的作用。氯離子還與維持血液中的酸堿平衡有關。腎是調(diào)節(jié)血液中氯離子含量的器官，氯離子轉(zhuǎn)運失調(diào)會導致一些病理學變化，最為人熟知的就是囊胞性纖維癥，該病癥由質(zhì)膜上一個氯離子轉(zhuǎn)運蛋白CFTR的突變導致的。目前常見的用于檢測氯離子濃度的成像技術是氯離子熒光探針，而氯離子成像儀有其獨有的優(yōu)勢。

氯離子研究面臨的挑戰(zhàn)

• 傳統(tǒng)熒光探針技術存在緩沖效應，結(jié)果不準確。
• 傳統(tǒng)微電極法空間分辨率低，時間分辨率一般。
• 氯離子流檢測技術無法實現(xiàn)成像，不直觀。

氯離子成像儀解決方案

• 前處理簡單、無損。
• 濃度梯度檢測靈敏度可達10^-12M級別
• 可實現(xiàn)胞外微環(huán)境氯離子濃度成像，結(jié)果更直觀。
• 無需指示劑，不需要染色，消除了緩沖效應，結(jié)果更準確。
• 可以直接量化檢測胞外微環(huán)境的氯離子濃度，空間分辨率高達1微米。
• 不受樣品尺寸、結(jié)構影響，可直接檢測組織微環(huán)境的氯離子濃度梯度。

案例：低滲環(huán)境下腫瘤細胞體積調(diào)節(jié)過程中Cl^-的動態(tài)變化

        細胞在低滲環(huán)境下，吸水脹大，同時也會啟動細胞容積調(diào)節(jié)機制，以減小細胞體積，此過程稱為調(diào)節(jié)性細胞容積減?。≧VD）。通過非損傷微測技術和膜片鉗技術研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)性細胞容積減小過程中，K⁺、H⁺、Cl^-外排，同時帶走胞內(nèi)的水分，從而降低細胞體積。以鼻咽癌細胞作為材料，使用低滲溶液處理鼻咽癌細胞。處理前，胞外微環(huán)境的Cl^-濃度梯度不明顯，靠近細胞表面位置的Cl^-濃度略高于環(huán)境濃度。處理3分鐘后，胞外微環(huán)境的Cl^-濃度梯度開始增大，且靠近細胞表面位置的Cl^-濃度明顯高于環(huán)境濃度，表明此時在鼻咽癌細胞的表面監(jiān)測到了排出的Cl^-。隨著時間的推移，胞外微環(huán)境的K⁺濃度梯度逐漸升高，且靠近細胞表面位置的K⁺濃度越來越高。說明隨著時間的推移，排出鼻咽癌細胞外的Cl^-量越來越多，并且在10分鐘左右達到峰值。

鎂離子成像儀

        鎂離子是細胞中最重要的二價陽離子，在細胞中扮演著重要角色，在許多細胞過程如分芽繁殖、細胞死亡、穩(wěn)定DNA的構型、穿透膜的離子傳輸、保持細胞的形狀和信號傳輸中都發(fā)揮重要作用，在調(diào)控酶的功能方面鎂離子也發(fā)揮一定的作用。細胞中大部分的ATP都與Mg²⁺鍵合，在主動運輸和肌肉收縮中MgATP^2-是很重要的物種。因此，總的或自由的鎂離子濃度的改變將會對細胞代謝和細胞功能產(chǎn)生重大影響。目前常見的用于檢測鎂離子濃度的成像技術是鎂離子熒光探針、磁共振等技術，而鎂離子成像儀有其獨特的優(yōu)勢。

鎂離子研究面臨的挑戰(zhàn)

• 傳統(tǒng)熒光探針技術存在緩沖效應，結(jié)果不準確，且易受Ca²⁺干擾。
• 傳統(tǒng)微電極法空間分辨率低，時間分辨率一般。
• 鎂離子流檢測技術無法實現(xiàn)成像，不直觀。
• 現(xiàn)有鎂離子成像技術如磁共振，靈敏度低，設備昂貴。

鎂離子成像儀解決方案

• 前處理簡單、無損。
• 濃度梯度檢測靈敏度可達10^-12M級別。
• 可實現(xiàn)胞外微環(huán)境鎂離子濃度成像，結(jié)果更直觀。
• 無需指示劑，不需要染色，消除了緩沖效應，結(jié)果更準確。
• 可以直接量化檢測胞外微環(huán)境的鎂離子濃度，空間分辨率高達1微米。
• 不受樣品尺寸、結(jié)構影響，可直接檢測組織微環(huán)境的鎂離子濃度梯度。

案例：淡水魚類進食/禁食后腸粘膜表面Mg²⁺濃度梯度

        淡水魚類生活在低滲環(huán)境中，需要不斷吸收離子來保持穩(wěn)態(tài)，其中Mg²⁺和Ca²⁺是淡水魚類骨骼形成和生長的關鍵。以金魚腸粘膜為研究材料，利用鎂離子成像儀，檢測了進食組和禁食組金魚腸粘膜表面的Mg²⁺濃度梯度發(fā)現(xiàn)，進食組腸粘膜組織表面的Mg²⁺濃度明顯低于環(huán)境濃度，說明進食組腸粘膜正在吸收Mg²⁺。且進食組腸粘膜組織表面的Mg²⁺濃度梯度明顯大于禁食組，說明前者Mg²⁺吸收強度大于后者，后者呈微弱的吸Mg²⁺狀態(tài)。

Gradraw^?離子成像儀是最前沿的創(chuàng)新儀器，快來搶占科研新藍海，我們期待在此展示您的最新成果！

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• 中國林業(yè)科學院
• 中國農(nóng)業(yè)大學
• 中國農(nóng)業(yè)科學院（各所）
• 中國康復研究中心
• 中科院深圳現(xiàn)金技術研究院
• 中科院遺傳與發(fā)育生物學研究所

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