【摘要】 创新光子晶体生物传感器技术，实现无标记、高通量检测癌细胞毒性及增殖动态。适用于药物筛选、化疗评估及细胞动力学研究，提升检测效率5倍（Chan et al., 2007）

在药物研发与临床前验证中，细胞检测技术正成为评估化合物效果的核心手段。本文介绍一种基于光子晶体生物传感器的无标记成像方法，可实时监测癌细胞毒性与细胞增殖变化，为药物筛选提供高效解决方案。

 

技术原理与优势

该技术通过96孔微板内置的光子晶体窄带反射滤光片实现无标记检测。当癌细胞附着于传感器表面时，会引起局部共振反射波长偏移​（PWV偏移）。通过成像系统捕获PWV变化，可直接量化：

  • 癌细胞附着强度
  • 细胞增殖速率
  • 药物诱导的细胞凋亡脱离
 

图 1 (a) 微孔板单个 6 毫米直径孔的 PWV 偏移图像，MCF-7 细胞固定在其表面上；(b) PWV 偏移作为 PWV 图像中一条水平线的横向位置函数，该水平线选择与单个细胞和细胞簇相交，其中显示了选择用于指示细胞附着的阈值 PWV 偏移值。(c) 图像中像素的 PWV 偏移值直方图，显示（插图）高于细胞附着的 PWV 偏移阈值的像素分布[1]

 

创新应用场景

1.​药物毒性筛选：实时量化化疗药物对癌细胞的杀伤效应

2.​增殖动力学分析：48小时内持续监测癌细胞分裂速率

3.​靶向治疗评估：同步分析药物对癌/正常细胞的选择毒性

 

技术突破性价值

  • ​免标记检测：避免传统染色法对细胞活性的干扰
  • ​高通量分析：兼容标准96孔板，单次可处理百级样本
  • ​动态电影模式：支持多时间点成像构建细胞行为时序图谱
  • ​成本优势：塑料基传感器实现工业化量产（Chan et al., 2007）

该技术已成功应用于MCF-7等癌细胞系，未来可拓展至干细胞研究、免疫疗法评估及环境毒素检测领域。

 

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