微流(liu)控(kong)流(liu)式細(xi)胞儀(yi)通過將微流(liu)控(kong)技(ji)術(shu)與(yu)流(liu)式細(xi)胞術相結(jie)合,實現了(le)細胞分選與(yu)下(xia)遊(you)分析功能(neng)的(de)高(gao)度(du)集成(cheng),其(qi)核心(xin)原(yuan)理(li)與(yu)實(shi)現方式如(ru)下(xia):
壹(yi)、核(he)心(xin)原(yuan)理(li):微尺(chi)度(du)下(xia)的(de)精準(zhun)操(cao)控(kong)
微流(liu)控(kong)流(liu)式細(xi)胞儀(yi)利用(yong)微米(mi)級通道(dao)(1-1000μm)實(shi)現流(liu)體(ti)的(de)精準(zhun)操(cao)控(kong),結(jie)合流(liu)式細(xi)胞術的(de)熒(ying)光檢(jian)測(ce)與分選能(neng)力(li),形成(cheng)“檢測(ce)-分選-分析”壹體(ti)化(hua)流(liu)程(cheng)。其(qi)關(guan)鍵技(ji)術(shu)包(bao)括:
層(ceng)流(liu)控(kong)制(zhi):微通道(dao)內(nei)流(liu)體(ti)呈(cheng)層(ceng)流(liu)狀(zhuang)態(tai)(雷諾數(shu)Re<1),細胞運(yun)動軌(gui)跡穩(wen)定可(ke)預測(ce),避(bi)免(mian)傳(chuan)統方法中的(de)湍流(liu)幹擾(rao)。
熒(ying)光激(ji)活(huo)分選(FACS):通過熒(ying)光標記(ji)細胞表(biao)面(mian)抗(kang)原(yuan)或(huo)內(nei)部物質(zhi),激(ji)光激發後產生散射(she)光和熒(ying)光信(xin)號(hao),經光電倍(bei)增管(guan)轉換(huan)為(wei)電信(xin)號,計算(suan)機(ji)處(chu)理(li)後識別目(mu)標細(xi)胞。
物理(li)分選機(ji)制(zhi):利用(yong)細(xi)胞大(da)小、密(mi)度、彈(dan)性等(deng)物(wu)理(li)特(te)性,通過微柱陣(zhen)列、慣性聚(ju)焦、聲(sheng)表(biao)面(mian)波(SAW)等(deng)技(ji)術(shu)實(shi)現無(wu)標記(ji)分選。
二(er)、功能(neng)集成(cheng):從分選到(dao)分析的(de)全(quan)流(liu)程(cheng)
樣(yang)本(ben)預處理(li)與(yu)進樣
微流(liu)控(kong)芯片(pian)集成(cheng)樣本(ben)過濾、稀(xi)釋(shi)等(deng)功(gong)能(neng)模(mo)塊(kuai),細胞懸液經鞘流(liu)包(bao)裹(guo)後形成(cheng)單列流(liu),通過高(gao)壓(ya)或(huo)電動(dong)力(li)驅動(dong)進入(ru)檢測(ce)區域。
高(gao)通量檢測(ce)與分選
熒(ying)光檢(jian)測(ce):激光(guang)束(shu)垂直(zhi)照(zhao)射(she)細胞流(liu),散射(she)光反映(ying)細(xi)胞體積,熒(ying)光信(xin)號(hao)強(qiang)度(du)代表(biao)抗(kang)原(yuan)或(huo)核(he)內(nei)物質(zhi)濃(nong)度。
分選執(zhi)行(xing):根據檢測(ce)結(jie)果(guo),通過電場(chang)、光鑷(nie)、PDMS微閥(fa)或(huo)相(xiang)變(bian)閥(fa)等(deng)控(kong)制(zhi)細(xi)胞流(liu)向(xiang)。例(li)如,電場(chang)切換(huan)可(ke)使帶(dai)電細(xi)胞偏(pian)轉至(zhi)不同收(shou)集池(chi);光鑷(nie)技(ji)術(shu)通過激(ji)光捕獲與移動實(shi)現微米(mi)級精確(que)定位。
下(xia)遊(you)分析集成(cheng)
實時(shi)形變(bian)分析:集成(cheng)高(gao)速(su)成(cheng)像(xiang)模塊(kuai),實時(shi)拍(pai)攝(she)細(xi)胞形變(bian)、亮度、尺寸(cun)等(deng)參(can)數(shu),結(jie)合熒(ying)光信(xin)號(hao)進行(xing)多維(wei)度分析。
封閉(bi)式操(cao)作(zuo):樣本從進樣到分析全(quan)程封(feng)閉(bi),減少汙(wu)染與(yu)操作誤差,提(ti)升數(shu)據可(ke)靠(kao)性。
三(san)、技(ji)術(shu)優(you)勢(shi):高(gao)效、精準(zhun)、低成(cheng)本
高(gao)通量處理(li):陣(zhen)列式並(bing)行(xing)通道(dao)設(she)計支持每小時(shi)處理(li)超(chao)50個(ge)樣本(ben),分選10⁶個(ge)細胞僅需10分鐘。
高(gao)純(chun)度(du)與回收(shou)率(lv):分離(li)純度(du)達95%-99.9%,回收(shou)率(lv)超(chao)90%,細(xi)胞活性保(bao)留率(lv)超(chao)95%。
低成(cheng)本與(yu)易用(yong)性:芯片(pian)批量生產(chan)降(jiang)低單次分離(li)成(cheng)本(為(wei)傳統(tong)方法的(de)1/5-1/10),自動化操作(zuo)減少(shao)人(ren)工誤(wu)差,適(shi)合工業(ye)級細胞制備。
四(si)、應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)
循環(huan)腫瘤細(xi)胞(CTCs)檢測(ce):通過DLD技(ji)術(shu)分選直(zhi)徑(jing)20μm的(de)CTCs,純度達99%以(yi)上(shang)。
免(mian)疫細(xi)胞治療:分選高(gao)活(huo)性CD8⁺T細(xi)胞,縮(suo)短擴增周(zhou)期2-3天(tian),降(jiang)低培養(yang)成(cheng)本。
幹細(xi)胞研(yan)究(jiu):高(gao)效處理(li)微量活檢樣本,避(bi)免(mian)因樣(yang)本量不足(zu)導致(zhi)的(de)實驗失(shi)敗(bai)。