應(yīng)用探析| 高速攝像機(jī)在單細(xì)胞分離技術(shù)中的應(yīng)用
1.背景介紹
細(xì)胞異質(zhì)性廣泛存在，制約干細(xì)胞療法在再生醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)療領(lǐng)域更大應(yīng)用。單細(xì)胞分離與收集技術(shù)是解決異質(zhì)性問題的關(guān)鍵***環(huán)，探索無損傷、高效高通量單細(xì)胞分離與收集技術(shù)，愈發(fā)受到科學(xué)***們重視。 圖1 單細(xì)胞分離示意 傳統(tǒng)的流式細(xì)胞分選技術(shù)需要進(jìn)行熒光標(biāo)記預(yù)處理，耗時效率低下且影響細(xì)胞功能。常見的微流控分選技術(shù)如液滴微流控，將單個細(xì)胞包裹后置于液滴內(nèi)，但根據(jù)泊松分布，單細(xì)胞捕獲效率不高，且包裹后微液滴位置不固定，無法實時觀測。 來自中***科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研發(fā)團(tuán)隊基于將實時細(xì)胞識別和微流體沖擊打印結(jié)合的原理，設(shè)計***套單細(xì)胞分離系統(tǒng)，實現(xiàn)無標(biāo)記、高效率、實時識別、高通量地分離單細(xì)胞。 此套單細(xì)胞分離系統(tǒng)由信號控制模塊、圖像處理模塊和打印模塊三大部分構(gòu)成，詳見圖2所示。 圖2 中***科大研發(fā)的單細(xì)胞分離系統(tǒng)構(gòu)成原理 壓力泵作用下，細(xì)胞懸液從微通道入口輸送到出口，千眼狼高速攝像機(jī)搭載倒置顯微鏡，對焦微通道中間觀測平面，以2620幀/秒速度捕獲細(xì)胞灰度圖像，并實時對圖像進(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(xì)胞位置，然后發(fā)送觸發(fā)信號至信號控制模塊，觸發(fā)壓電致動器沖擊打印室上的柔性薄膜，使包含已識別細(xì)胞的液滴從噴嘴噴射到基底上。 圖3 高速攝像機(jī)拍攝的微流體沖擊打印過程 微流體沖擊打印過程中，受流體動力學(xué)反應(yīng)影響，細(xì)胞在液滴噴射過程中可能會出現(xiàn)橫向移動、前向移動，影響可靠性，需要用高速攝像機(jī)在5×物鏡下捕獲細(xì)胞運動的瞬態(tài)圖像，如圖4、圖5所示，以探尋決定細(xì)胞噴射及印刷效率的因素。 圖4 高速攝像機(jī)拍攝的微流體沖擊打印過程 圖5 高速攝像機(jī)拍攝的微流體沖擊打印過程 3.研究結(jié)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(jié)晶、基因分析等多個生化領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。觀測儀器高速攝像機(jī)在單細(xì)胞分離階段對細(xì)胞運動瞬態(tài)圖像捕獲以及及微流體沖擊過程中的流體動力學(xué)反應(yīng)機(jī)理研究上發(fā)揮著重要作用。（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》）。
(文章來源于儀器網(wǎng))
