流式細(xì)胞儀的原理&測(cè)量對(duì)象
流式細(xì)胞分析(flow cytometry,FCM)即流式細(xì)胞術(shù),是用流式細(xì)胞儀測(cè)量液相中懸浮細(xì)胞或微粒的一種現(xiàn)代分析技術(shù)。它凝結(jié)眾多不同學(xué)術(shù)背景、不同科研領(lǐng)域科學(xué)家的心血?,F(xiàn)代流式細(xì)胞術(shù)更是由于結(jié)合單克隆抗體技術(shù)、定量細(xì)胞化學(xué)技術(shù)和定量熒光細(xì)胞化學(xué),使其在生物學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、藥物學(xué)、材料學(xué)等眾多領(lǐng)域研究中的應(yīng)用有更加突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
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一、流式細(xì)胞儀的原理
流式細(xì)胞儀主要由4部分組成:液流系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、分析系統(tǒng)。(如圖1)它只能檢測(cè)懸浮的單細(xì)胞或微粒的信號(hào)。?
一般是將待測(cè)細(xì)胞或微粒進(jìn)行熒光染色后制成懸液標(biāo)本,在一定氣體壓力下將待測(cè)樣品壓入流動(dòng)室,用不含細(xì)胞或微粒的緩沖液(又稱鞘液)在高壓下從鞘液管噴出,鞘液管入口方向與待測(cè)細(xì)胞或微粒流成一定角度,使鞘液包繞著細(xì)胞或微粒高速流動(dòng)(如圖2),形成一個(gè)圓形的流束(即鞘流),待測(cè)細(xì)胞在鞘流的包裹下單行排列,依次通過流式細(xì)胞儀的檢測(cè)區(qū)域,經(jīng)激發(fā)光激發(fā)后產(chǎn)生熒光信號(hào)。流式細(xì)胞儀通常以激光作為激發(fā)光源,經(jīng)過聚焦整形后的光束垂直照射在樣品流上,被熒光染色的細(xì)胞在激光束的照射下產(chǎn)生散射光和激發(fā)熒光(如圖3)。這兩種信號(hào)同時(shí)被前向光電二極管和90°方向的光電倍增管接收。
光散射信號(hào)在前向小角度進(jìn)行檢測(cè),稱為前向散射(forward scatter,F(xiàn)SC),這種信號(hào)基本上反映細(xì)胞體積的大小;90°散射光又稱側(cè)向散射(side scatter,SSC),是指與激光束-液流平面垂直的散射光,其信號(hào)強(qiáng)度可反映細(xì)胞部分結(jié)構(gòu)的信息。熒光信號(hào)的接收方向與激光束垂直,經(jīng)過一系列雙色性反射鏡和帶通濾光片的分離,形成多個(gè)不同波長(zhǎng)的熒光信號(hào)。這些熒光信號(hào)的強(qiáng)度代表所測(cè)細(xì)胞膜表面抗原的強(qiáng)度或其細(xì)胞內(nèi)、核內(nèi)物質(zhì)的濃度,經(jīng)光電倍增管接收后可轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器,將連續(xù)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為可被計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。
計(jì)算機(jī)采集所測(cè)量到的各種信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理,將分析結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上,也可以打印出來,還可以數(shù)據(jù)文件的形式存儲(chǔ)在硬盤上,以備日后的查詢或進(jìn)一步分析。檢測(cè)數(shù)據(jù)的顯示視測(cè)量參數(shù)的不同而有多種形式可供選擇——單參數(shù)數(shù)據(jù)以直方圖的形式表達(dá);對(duì)于雙參數(shù)或多參數(shù)數(shù)據(jù),既可以單獨(dú)顯示每個(gè)參數(shù)的直方圖,也可以選擇二維散點(diǎn)圖、等高線圖或三維的立體視圖等。
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流式細(xì)胞儀還可以對(duì)分析中的目的細(xì)胞進(jìn)行分選提取,它通過分離含有單細(xì)胞的液滴而實(shí)現(xiàn)的。在流動(dòng)室的噴嘴上安裝有超高頻壓電晶體,可以產(chǎn)生高頻振蕩,使液流斷裂為均勻的液滴,待測(cè)細(xì)胞就包含在液滴之中。將這些液滴充上正或負(fù)電荷,當(dāng)帶電液滴通過電場(chǎng),在電場(chǎng)的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),然后落入相應(yīng)的收集器之中,從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分選(如圖4)。
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二、流式細(xì)胞儀的測(cè)量對(duì)象
1、大?。簯腋≡谌芤褐械南嗷ルx散的顆粒,范圍為0.2μm – 300μm。
2、類型:
細(xì)胞類型:1)高等真核細(xì)胞;2)酵母;3)細(xì)菌;4)多細(xì)胞的聚集體,如胰島等。
非生命顆粒:細(xì)胞核、染色體、其他細(xì)胞器以及乳化微球等。
三、能夠檢測(cè)的細(xì)胞屬性、組分(應(yīng)用)
1、不需要染色
大小,胞漿顆粒度,細(xì)胞自發(fā)熒光,色素,細(xì)胞精確計(jì)數(shù)等。
2、需染色或標(biāo)記
1)細(xì)胞膜:流動(dòng)性,通透性,膜電位
2)細(xì)胞內(nèi)離子:H+(可檢測(cè)pH值),Na+,K+,Ca2+(結(jié)合的和自由的)
3)核酸:DNA含量,DNA成分,DNA合成,RNA,染色質(zhì)結(jié)構(gòu)等。
4)總蛋白質(zhì)
5)蛋白質(zhì)分子間相互作用
6)抗原
7)細(xì)胞骨架成分
8)受體