應用探析| 高速攝像機在單細胞分離技術中的應用
1.背景介紹
細胞異質性廣泛存在，制約干細胞療法在再生醫(yī)學和臨床醫(yī)療領域更大應用。單細胞分離與收集技術是解決異質性問題的關鍵***環(huán)，探索無損傷、高效高通量單細胞分離與收集技術，愈發(fā)受到科學***們重視。 圖1 單細胞分離示意 傳統(tǒng)的流式細胞分選技術需要進行熒光標記預處理，耗時效率低下且影響細胞功能。常見的微流控分選技術如液滴微流控，將單個細胞包裹后置于液滴內，但根據(jù)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，無法實時觀測。 來自中***科學技術大學的研發(fā)團隊基于將實時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(tǒng)，實現(xiàn)無標記、高效率、實時識別、高通量地分離單細胞。 此套單細胞分離系統(tǒng)由信號控制模塊、圖像處理模塊和打印模塊三大部分構成，詳見圖2所示。 圖2 中***科大研發(fā)的單細胞分離系統(tǒng)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，對焦微通道中間觀測平面，以2620幀/秒速度捕獲細胞灰度圖像，并實時對圖像進行背景提取、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程 微流體沖擊打印過程中，受流體動力學反應影響，細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，需要用高速攝像機在5×物鏡下捕獲細胞運動的瞬態(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程 圖5 高速攝像機拍攝的微流體沖擊打印過程 3.研究結論 該技術將在新興的生物組織打印、腫瘤分型、藥物篩選、化學結晶、基因分析等多個生化領域有廣泛應用前景。觀測儀器高速攝像機在單細胞分離階段對細胞運動瞬態(tài)圖像捕獲以及及微流體沖擊過程中的流體動力學反應機理研究上發(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)
