應用探析| 高速攝像機在單細胞分離技術(shù)中的應用
1.背景介紹
細胞異質(zhì)性廣泛存在，制約干細胞療法在再生醫學(xué)和臨床醫療領(lǐng)域更大應用。單細胞分離與收集技術(shù)是解決異質(zhì)性問(wèn)題的關(guān)鍵***環(huán)，探索無(wú)損傷、高效高通量單細胞分離與收集技術(shù)，愈發(fā)受到科學(xué)***們重視。 圖1 單細胞分離示意 傳統的流式細胞分選技術(shù)需要進(jìn)行熒光標記預處理，耗時(shí)效率低下且影響細胞功能。常見(jiàn)的微流控分選技術(shù)如液滴微流控，將單個(gè)細胞包裹后置于液滴內，但根據泊松分布，單細胞捕獲效率不高，且包裹后微液滴位置不固定，無(wú)法實(shí)時(shí)觀(guān)測。 來(lái)自中***科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研發(fā)團隊基于將實(shí)時(shí)細胞識別和微流體沖擊打印結合的原理，設計***套單細胞分離系統，實(shí)現無(wú)標記、高效率、實(shí)時(shí)識別、高通量地分離單細胞。 此套單細胞分離系統由信號控制模塊、圖像處理模塊和打印模塊三大部分構成，詳見(jiàn)圖2所示。 圖2 中***科大研發(fā)的單細胞分離系統構成原理 壓力泵作用下，細胞懸液從微通道入口輸送到出口，千眼狼高速攝像機搭載倒置顯微鏡，對焦微通道中間觀(guān)測平面，以2620幀/秒速度捕獲細胞灰度圖像，并實(shí)時(shí)對圖像進(jìn)行背景提取、高斯去噪、閾值分割處理后，識別并優(yōu)化二維細胞位置，然后發(fā)送觸發(fā)信號至信號控制模塊，觸發(fā)壓電致動(dòng)器沖擊打印室上的柔性薄膜，使包含已識別細胞的液滴從噴嘴噴射到基底上。 圖3 高速攝像機拍攝的微流體沖擊打印過(guò)程 微流體沖擊打印過(guò)程中，受流體動(dòng)力學(xué)反應影響，細胞在液滴噴射過(guò)程中可能會(huì )出現橫向移動(dòng)、前向移動(dòng)，影響可靠性，需要用高速攝像機在5×物鏡下捕獲細胞運動(dòng)的瞬態(tài)圖像，如圖4、圖5所示，以探尋決定細胞噴射及印刷效率的因素。 圖4 高速攝像機拍攝的微流體沖擊打印過(guò)程 圖5 高速攝像機拍攝的微流體沖擊打印過(guò)程 3.研究結論 該技術(shù)將在新興的生物組織打印、腫瘤分型、藥物篩選、化學(xué)結晶、基因分析等多個(gè)生化領(lǐng)域有廣泛應用前景。觀(guān)測儀器高速攝像機在單細胞分離階段對細胞運動(dòng)瞬態(tài)圖像捕獲以及及微流體沖擊過(guò)程中的流體動(dòng)力學(xué)反應機理研究上發(fā)揮著(zhù)重要作用。（文章摘自：Yiming Wang, Xiaojie Wang, Tingrui Pana , Baoqing Li, Jiaru Chua,《Label-Free Single-Cell Isolation Enabled by Microfluidic Impact Printing and Real-Time Cellular Recognition》）。
(文章來(lái)源于儀器網(wǎng))
