非成像式流式细胞仪的发展与应用
长的激发光源和改善光路系统设计能够有效提高流式细胞仪灵敏度,同时,使用较高灵敏度的光电检测元件也可以分析微弱的荧光信号,较大程度上提高流式细胞仪灵敏度。目前流式细胞仪多使用石英微流动室 和数值孔径较大的物镜,使得收集到的细胞荧光信号显著增强。另外,通过使用光子计数系统,也能够实现对一些微弱荧光信号的检测。光子计数系统具有较高灵敏度,但是检测面积比较小,使用时应该用高质量的透镜组将光子汇聚到它的有效面积上。随着荧光技术的发展,市场上出现更多类型的荧光染料可供选择,荧光的激发光强也有很大的提高, 实现灵敏度提高。另外, 使用高透射率、高折射率的光纤,也能够更好地与光源、光电检测器和芯片耦合,显著降低光强损失,提高仪器灵敏度。 2.3? 分析和分选速度的提高 流式细胞仪非常重要的一个特点就是它能够实现高速的细胞定量分析和目标细胞的分选。随着液流控制系统性能的改进和光电检测元件响应速度和计算机软件系统的不断发展进步, 流式细胞仪的分析和分选速度都有质的提高。目前,BD 公司出品的 FACSAria 流式细胞分选仪获取速度可达 70000 个细胞 /s,分析速度可达 50000 个细胞 /s。这对于要通过对大量细胞的分析,建立不同细胞类型的数据库具有十分重要的现实意义,如根据细胞形态变化和内部结构的变化对肿瘤细胞进行分类等。 2.4? 实现多色分析 流式细胞仪另一个非常重要的特点就是它能够实现对细胞的多参数测量。通过使用多种荧光标记物对细胞进行标记,测量激光激发多色荧光信号,实现单次实验对细胞多种成分测量。然而,实际中荧光标记物的发射光谱多较宽,不同的标记物标记细胞后,光电检测器检测到的荧光信号往往有重叠的现象,这就需要对荧光信号进行补偿。目前 BD 公司研发的细胞多色分析技术居于领先地位,它采用多根激光束同时激发流动室中的一个细胞,激发出来的荧光信号分别经过系统中的多个光学滤光片,被不同的光电检测器检测,这样就可以解决荧光信号重叠的问题,使多色分析达到最佳效果。BD 产品最多可进行15 色荧光分析和前向、侧向散射光分析,这样单次实验就可以同时获得多达17个参数,提供丰富的细胞信息。 2.5? 仪器小型化? 低功耗、小型化、便携式的细胞分析分选仪器,一直都是各大厂商和科研院所的研究方向。随着激光光源、光电检测器件、电子计算机等相关领域的发展,器件的性能更加优越,体积也更小,这使得流式细胞仪的小型化取得很大进展。目前市场上的 C6 流式细胞仪的体积比小型微波炉还要小,重量不足 14kg,功耗也不超过 70W,是真正意义上的小型化分析仪器。 以 MEMS 技术(微机电系统)为基础的微流控芯片(microfluidic chip) 技术具有体积小、效率高、集成度高、速度快等特点,为生化分析领域开辟新的研究方向。国外课题组在这方面已经做很多研究。Hirono 等人采用LED 作光源的微芯片流式细胞成像分析系统实现对血小板凝集数量的计数。Wolff 课题组研制一种微芯片细胞分选器,他们将激光光源、检测器件和细胞的培养室统统集成到一个微型芯片上。该细胞分选器具有尺寸小、分选效率高、价格低等特点,同时采用封闭体系可以有效防止污染,满足环保要求。国内方面也有很多课题组从事这方面研究。姚波等人采用静电力的方法实现对细胞的筛选。当细胞经过检测区后,在芯片出样管道的分支处被施加不同电压,带电荷细胞进入出样管道后,在静电场力作用下,发生不同方向的偏转,进入到相应的收集管里,同时, 为有效消除电渗流影响, 他们还对管壁做涂层处理。 2.6? 仪器自动化 以往流式细胞仪的使用都比较繁琐,使用起来有相当的难度。随着计算机技术、自动控制技术发展,目前流式细胞仪在进样、液流控制、多色荧光分析、细胞分选和数据处理等方面都已经实现自动化。例如 BD 公司的FACSAria 细胞分选仪配备液流自动控制系统和软件自动清洗程序,实现进样仓自动加压、自动混匀样本、自动冲洗进样管路、液滴监控、自动检查堵塞。系统软件的分选设定和检测功能大大简
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