ClinoStar® 3D 培养 + EggSorter 自动分选:从 3D 类器官构建到高通量药筛的一站式自动化方案 | Celvivo × Bionomous 联合 Application Note (2026)
Intelligent Automation for Advanced 3D Models: A Streamlined Workflow from Construct Generation to Assay-Ready Plating Using Celvivo ClinoStar® and Bionomous EggSorter
作者:Helle Sedighi Frandsen¹, Maxence Perret¹, Kira Eyd Joensen¹, Ana Hernando Ariza², Frank Bonnet¹, Krzysztof Wrzesinski¹
单位:¹ Bionomous (瑞士洛桑) / ² Celvivo (丹麦哥本哈根)
期刊/类型:厂商联合应用说明(Application Note)·2026 年 3 月
DOI:无(DOI 仅适用于学术期刊论文;Application Note 不分配 DOI)
PMID:无
PDF 来源:厂商官网直链https://celvivo.com/wp-content/uploads/2026/03/App-note_Bionomous-x-celvivo_Final-online.pdf(853 KB, %PDF-1.7 magic 验证, 公网直链, 无 Cloudreve 包装需求)
这份联合应用说明回答了三个核心问题:(1) ClinoStar® 系统生成的 3D 多细胞球(spheroid)/类器官构建体,能否由 EggSorter 在不损伤活力与形态的前提下自动挑选、按尺寸分群并直接铺入 96 孔板?(2) 整套流程从单板铺板到形态/尺寸/活力定量需要多少时间,相对人工操作减少多少人力?(3) 这套组合方案对哪些下游应用场景(药物渗透、缺氧效应、毒性评估、高通量药筛)具有直接可用性?答案集中在一个量化结论:单块 96 孔板的全流程平均耗时 16 分钟(对比人工 95 分钟),手动操作时间减少 >80%,且分选前后细胞球活力、形态、尺寸分布均无显著差异。
标签:#organoid #3D_cell_culture #automation #drug_screening #Celvivo #Bionomous #spheroid #high_content_screening
📣 摘要
本文是 Celvivo 与 Bionomous 联合发布的 Application Note,面向需要在 3D 类器官/多细胞球平台上做药物筛选、毒性评估或机制研究的实验室,展示 ClinoStar® 3D 动态培养系统与 Bionomous EggSorter 自动分选仪的无缝衔接。
核心技术要点:
- ClinoStar® — 低剪切、动态旋转培养,产率高重复性、无基质(matrix-free)的组织样 3D 构建体,支持长期培养
- Bionomous EggSorter — 高速成像 + 形态计量 + 温和分选,把 3D 构建体按用户定义尺寸区间(例如 800–900 μm "大球"或 700–800 μm "小球")自动挑选、精准分装
- 联用价值 — 制备→实时质检→尺寸分群→直接铺板→下游高通量分析全链路自动化,单板 96 孔板铺板 + 分析平均 16 分钟,对比人工全流程 95 分钟减少 >80% 手动操作,且活力、形态、尺寸分布均无统计学差异
面向客户(按 audience 1 句):对于希望把类器官筛选从"每周 1-2 板"提升到"每天多板"、且需要严格尺寸归一化以保证剂量响应可比的药物研发团队,这套方案直接可用,且无需采购额外胶原材料或第三方耗材。
🔬 研究背景
行业痛点
三维细胞培养(3D 细胞球/类器官)已成为体外模拟组织结构与功能的核心工具,但当制备技术成熟后,下游处理(挑选、形态表征、铺板到多孔板)仍高度依赖手工操作,带来三大限制:(1) 耗时长,(2) 人工引入的批间/操作者差异,(3) 通量瓶颈使得"每天多板"的高通量药筛难以落地。
单产品能力与联用价值
ClinoStar® 在温和低剪切条件下产出高重复性、类组织样 3D 构建体,支持长期培养;Bionomous EggSorter 通过高速成像、形态计量分析,温和自动完成微样本的分选与铺板。EggSorter 可自动测量 3D 构建体的直径、圆度、表面积,实现客观标准化筛选;分选后的样本既可转入 ClinoReactor 继续培养,也可精准铺入多孔板用于高通量实验,全程维持构建体活性与形态。
核心目标
- 可行性验证:ClinoStar® 系统衍生的 3D 构建体能否由 EggSorter 自动完成成像、表征、分选、铺板?
- 效率量化:相对人工操作能减少多少手动时间?
- 品质验证:分选过程是否损伤细胞活力、改变形态、扰乱尺寸分布?
- 场景适配:对哪些下游应用(尺寸依赖性药物渗透、缺氧效应、毒性评估、高通量药筛)有直接价值?
🧪 实验方法
设备与耗材
| 类别 | 详情 |
|---|---|
| 核心设备 | ClinoReactor 培养容器(Celvivo, 货号 10004-12)、ClinoStar® 3D 动态培养系统(Celvivo, 货号 30003)、Bionomous EggSorter 自动分选仪 |
| 细胞模型 | HepG2/C3A 人肝细胞(ATCC CRL-3581),作为示例模型 |
| 耗材 | 注射器(B.Braun 4616103)、针头(B.Braun 466512)、96 孔板(Merck CLS3795)、Purair PCR 层流柜(Air Science)、MiliQ 水、PBS(Gibco 10010023)、70% 乙醇 |
| 培养基 | 标准生长培养基,按 HepG2/C3A 推荐条件 |
培养流程
- 按 Celvivo 协议 003 或 Wrzesinski 等已发表方案,水合与平衡所需数量的 ClinoReactor 容器
- 按厂商方案与标准实验室规范,完成 HepG2/C3A 细胞传代
- 启动 3D 构建体培养:可选择单细胞接种或微孔板接种,分别参考 Celvivo 协议 008 或 009
- 换液节奏:HepG2/C3A 构建体在 ClinoStar® 系统内推荐 48h / 48h / 72h 的换液间隔
- 培养至目标尺寸/年龄(视实验终点而定)
EggSorter 分选 SOP
- 在无菌条件下将构建体从 ClinoReactor 转入 EggSorter 的进样储液槽
- 校准成像视野,确保构建体在槽道中处于最佳焦点
- 启动分选程序(选择预设分选窗口)
- 分选结束后,取出收集板/容器/培养皿,进入下游培养或检测
- 导成分选元数据(图像、粒径分布、事件计数、应用筛选标准)用于文档与下游分析
- 启动 EggSorter 后处理清洗循环,为下一次无菌分选做准备
无菌保障
EggSorter 配合紧凑型层流柜(例如 Purair PCR Laminar Flow Cabinet)可实现无菌操作;每次分选前后必须运行 EggSorter 自带的清洗/灭菌程序。
分析指标
- 形态参数:直径、表面积(平面测量法)、圆度
- 群体分布:尺寸分布、伸长率分布、面积分布
- 活力定量:胞内 ATP 水平,按构建体表面积归一化
- 显微形态:分选前/后明场成像对比
📊 核心结果与配图
1. ClinoStar® + EggSorter 联用实现从 3D 培养到铺板的端到端自动化
整套工作流包括 7 个步骤:① 准备 ClinoStar 与 ClinoReactor;② 接种培养 3D 构建体;③ 培养至目标尺寸;④ 将构建体转入 EggSorter;⑤ 上样并放置 96 孔板/培养皿/petri dish 等输出耗材;⑥ 成像实时质检、测量形态参数;⑦ 即时输出直径、表面积、圆度等指标的统计分析结果。整板 96 孔板的铺板与自动分析平均 16 分钟(人工 95 分钟),手动操作时间减少 >80%,且可对 800–900 μm "大球"与 700–800 μm "小球"分别定义尺寸窗口实现精准分群。应用场景覆盖:标准化起始群、降低治疗前生物学异质性、同步构建体成熟阶段、尺寸依赖性药物渗透研究、缺氧效应评估、比较毒性/代谢谱分析、高通量药筛的可重复基础、毒性响应预测性提升。
图注:Figure 1 为 Celvivo × Bionomous 联合方案概览(应用说明第 1 页)。图左侧展示 Bionomous EggSorter 自动化分选仪实物(白黑配色台式设备,带触控屏与微孔板进出样工位),右侧展示 Celvivo ClinoStar® 3D 动态培养仪(白色方正主机,蓝色品牌标识)。仪器图下方为双栏引言,左栏概述 3D 培养的下游处理瓶颈(挑选/表征/铺板仍依赖人工,耗时且不可重复),右栏概述联用方案的核心价值——自动化测量直径、圆度、表面积实现客观筛选,分选后构建体可直接进入 ClinoReactor 续培或精准铺入多孔板做高通量分析,全程维持活性与形态。页脚提示本文档目标是验证该联用流程自动化处理 ClinoStar® 系统衍生构建体的可行性。
2. 关键效率指标与实验材料清单
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 做了什么 | 单块 96 孔板的构建体铺板 + 成像 + 形态测量 + 数据分析全流程自动化,平均 16 分钟完成;同流程人工需 95 分钟、且需多次手动处理步骤 |
| 发现什么 | 手动操作时间减少 >80%;支持直接分装到 ClinoReactor、96 孔板或培养皿;形态与异质性自动分析;分选后细胞活力无损失、形态无改变 |
| 说明什么 | 该方案打通了"3D 培养→分选→分析"全链路自动化,在不损伤构建体品质的前提下把单板处理时间压缩到人工的 1/6,为高通量药筛与标准化纵向研究提供可复现的工作流基础 |
图注:Figure 2 为应用说明第 2 页,完整呈现联用方案的科研应用机遇、7 步工作流示意图、关键结果量化指标与所需材料。应用机遇板块阐述该方案可实现人工难以达成的"尺寸可控自动化 3D 培养",支持按尺寸窗口(800–900 μm "大球"、700–800 μm "小球")精准分选构建体后回到 ClinoReactor 续培,适用于标准化纵向研究、降低生物学异质性、同步成熟阶段、尺寸依赖性药物渗透、缺氧效应评估、比较毒性/代谢谱、高通量药筛等 7 类研究场景。7 步工作流示意图从 ClinoStar / ClinoReactor 准备→接种培养→培养至目标尺寸→转入 EggSorter→上样放置输出耗材→成像质检测量→即时统计分析。关键结果列出 <20 分钟铺板一整板、>80% 手动时间减少、自动化形态/异质性分析、活力/形态无损等 5 项核心结论。材料清单覆盖 HepG2/C3A 示例细胞、B.Braun 注射器/针头、ClinoReactor / ClinoStar® / EggSorter、Purair PCR 层流柜、MiliQ 水、PBS、96 孔板等全部实验所需。
3. 分选过程的温和性与活力无损验证
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 做了什么 | 以人工分选组为对照,用 EggSorter 自动分选 HepG2/C3A 构建体,在分选前后分别做 ATP 活力定量(按构建体表面积归一化)和明场显微成像 |
| 发现什么 | 自动分选组与人工分选组胞内 ATP 水平无统计学显著差异(图中标 ns);分选前后明场形态完全一致——边缘规整、致密完整的球形,无变形破损;累计手动耗时折线图显示自动方案仅需初始装样的 ~17 分钟,人工方案累计上升到 95 分钟 |
| 说明什么 | EggSorter 分选过程高速但温和,不会对 3D 构建体造成机械损伤或活力损失;自动化方案的人力节省主要来自"成像/测量/分析"的全程无人值守,而不是压缩关键操作时间 |
图注:Figure 3 为应用说明第 3 页,左栏是 Methods(无菌操作 + ClinoReactor 水合 + ClinoStar® 系统内构建体培养 + EggSorter 分选 6 步 SOP + 元数据导出 + 后处理清洗);右栏是 Results & discussion,核心结论为"Fast, Gentle, and Fully Automated Constructs Sorting"。右栏中部是上下两部分组成的复合验证图——上方为"人工 vs 自动累计手动耗时"折线图(Y 轴累计耗时(分钟),X 轴依次为铺板 / 成像 / 形态测量 / 数据分析 / 总时长,浅紫色线代表人工、亮蓝色线代表自动):人工累计耗时随步骤上升到 95 分钟,自动方案仅需初始装样的约 17 分钟,后续步骤自动运行,曲线平台化;下方左侧柱状图为 ATP 活力定量(Y 轴为按构建体表面积归一化的胞内 ATP 含量,人工组 ~3.4、自动组 ~3.2,误差棒重叠,标 ns),下方右侧为分选前 / 分选后的明场显微形态对比图(Before sort:边缘规整致密的球形 3D 肝细胞构建体;After sort:形态与分选前完全一致,无破损无变形),两组证据共同验证 EggSorter 高速但温和的处理能力。
4. 自动化即时定量分析与批次均一性
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 做了什么 | 同一批次 n=105 个 HepG2/C3A 构建体由 EggSorter 自动测量直径、表面积(平面测量法)、圆度、群体参数分布(伸长率、尺寸、面积 3 张频数分布直方图) |
| 发现什么 | 伸长率分布右偏、绝大多数球体伸长率 <20%(形态圆整);尺寸分布单峰近正态、峰值集中在 800–900 μm(尺寸均一);面积分布单峰集中;批次尺寸变异系数最低可达 6% |
| 说明什么 | 无需额外单独成像或离线分析步骤,直接输出培养批次均一性与实验就绪度;搭配 ClinoStar® 动态 3D 培养可达到 6% CV 的极高均一性,为精确剂量归一化、可靠细胞生长监测、高灵敏度药物毒性检出、可重复中通量药物筛选提供量化基础 |
图注:Figure 4 为应用说明第 4 页,左栏为"Immediate Quantification and data analysis",展示 Bionomous 平台对 3D 构建体实时测量的 5 项指标(直径、表面积、圆度、群体分布、荧光表达——本案例未使用荧光)。左栏含 4 张配图:最上方为软件明场成像自动分割界面(左右拼接,左:无标记 3D 多细胞球明场形态,右:软件自动识别轮廓,紫色圈勾勒球体边界、两条垂直紫线测量正交方向直径 958 / 882 μm,带 100 μm 比例尺);其下为三张彩色频数分布直方图——橙图"Elongation Distribution"(n=105, bin size=4.7%)显示伸长率右偏分布、绝大多数球体伸长率 <20%;蓝图"Size Distribution"(n=105, bin size=24.3 μm)显示直径单峰近正态分布、峰值集中在 800–900 μm;绿图"Area Distribution"(n=105, bin size=48462 μm²)显示平面投影面积单峰集中分布。右栏为 Conclusion(3 段核心结论:>80% 手动时间减少、活力形态无损、6% CV 极高均一性 → 毒性测试更具体内预测性)、Products Used(Bionomous EggSorter + Celvivo ClinoStar® 双仪器并排展示)与 References(Celvivo 官方实验方案库 + 2021 年 Methods in Molecular Biology 收录的 ClinoStat 3D 培养标准方案章节)。
💡 与 N 大代理产品的关联
| 产品 | 关联度 | 应用场景 |
|---|---|---|
| Celvivo ClinoStar®(ClinoStar + ClinoReactor 培养容器) | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 直接相关:本文档联合发布方;ClinoStar® 系统是 3D 构建体的来源,ClinoReactor 是培养/分选后回到培养体系的容器;HepG2/C3A 等 3D 模型长期动态培养的事实标准 |
| Celvivo Celvivo Cloud(软件平台) | ⭐⭐⭐⭐ | 直接相关:实时监测 ClinoStar® 系统运行参数、培养基消耗、构建体生长曲线,本文档虽未点名引用,但作为 Celvivo 体系的标准监控配套 |
| Bionomous EggSorter | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 直接相关:本文档联合发布方;3D 构建体自动分选、形态测量、尺寸分群、铺板的核心仪器;本文档核心效率与品质数据均来自该平台 |
面向客户(按 audience 1 句):对于希望在自家实验室把 3D 类器官 / 多细胞球筛选从"每周 1-2 板"提升到"每天多板"、且需要严格尺寸归一化以保证剂量响应可比的研发团队,这套 ClinoStar® + EggSorter 联合方案无需采购额外胶原材料或第三方耗材即可直接落地,16 分钟铺一板的通量与 6% 批次尺寸变异系数为中通量药筛与毒性评估提供了量化基础。
🏷️ 结论
- 自动化通量:ClinoStar® + EggSorter 联用可在 <20 分钟(平均 16 分钟)内完成单块 96 孔板的构建体铺板 + 形态测量 + 数据分析,相对人工全流程 95 分钟减少 >80% 手动操作时间
- 温和无损:EggSorter 高速处理过程不损伤构建体,ATP 活力定量与人工分选组无统计学显著差异(
ns),分选前后明场形态完全一致,边缘规整、致密球形无破损 - 批次均一:同一批次 n=105 个构建体的尺寸分布单峰近正态、峰值集中在 800–900 μm,批次尺寸变异系数最低可达 6%,支持精确剂量归一化、可靠细胞生长监测、高灵敏度毒性检出
- 场景适配:尺寸可控分选 → 同步成熟阶段、尺寸依赖性药物渗透、缺氧效应评估、比较毒性/代谢谱分析、高通量药筛
- 生态闭环:Celvivo(制备 + 培养)↔ Bionomous(分选 + 量化分析)形成端到端自动化链路,无需第三方耗材/胶原材料即可落地
📖 文献信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 文献类型 | Application Note(厂商联合应用说明,非学术论文) |
| 标题 | Intelligent Automation for Advanced 3D Models: A Streamlined Workflow from Construct Generation to Assay-Ready Plating Using Celvivo ClinoStar® and Bionomous EggSorter |
| 发布日期 | 2026 年 3 月 |
| 发布方 | Bionomous(Switzerland) × Celvivo(Denmark)联合发布 |
| 作者 | Helle Sedighi Frandsen¹, Maxence Perret¹, Kira Eyd Joensen¹, Ana Hernando Ariza², Frank Bonnet¹, Krzysztof Wrzesinski¹ |
| DOI | 无(Application Note 不分配 DOI) |
| PMID | 无 |
| 关键词 | 3D cell culture, spheroid, automation, drug screening, hepatotoxicity, HepG2/C3A |
| 参考文献 | ① Celvivo 官方实验方案库(celvivo.com/protocols/);② Wrzesinski K, et al. (2021). Methods in Molecular Biology:ClinoStar 3D Culture Standard Protocol |
| PDF 来源 | 厂商官网直链 https://celvivo.com/wp-content/uploads/2026/03/App-note_Bionomous-x-celvivo_Final-online.pdf (853 KB, %PDF-1.7 magic 验证, 公网直链) |
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|---|---|
| Intelligent Automation AppNote 2026 (Bionomous × Celvivo) | Cloudreve 永久 sign(10 年, expires 2036-09-29) |
转发语: Celvivo 与 Bionomous 联合 Application Note 重磅发布!ClinoStar® 3D 培养 + EggSorter 自动分选,16 分钟铺一整板 96 孔板,人工时间减少 >80%,分选前后活力形态完全一致,批次尺寸 CV 低至 6%。这套方案直接打通"3D 类器官→分选→高通量药筛"全链路,无需第三方耗材即可落地。🧠⚡
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