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流式细胞仪液流系统组成概述!

2025-03-11

流体动力学聚焦

为了精确定位细胞,大多数细胞仪和细胞计数仪采用流体动力学聚焦技术。悬浮细胞通过细管注入鞘液的层流中,鞘液从宽管流入窄管或小孔,流动时速度加快,导致鞘液和样品流(样品芯)的直径减小。Crosland-Taylor于1953年在《Nature》上首次描述了这项技术,并应用于计算悬浮在液体中的小颗粒。早在1947年,F.T. Gucker就使用类似技术检测空气层流中的细菌。

适用于弧光灯光源的流式细胞仪开发了基于标准荧光显微镜的流体动力学聚焦流动室,利用同一镜头传递激发光和收集荧光,从而实现低于1%的DNA直方图变异系数(CV)。虽然流体动力学聚焦技术能够将细胞对准至1微米的精度,但在高流速下,细胞可能偏离激光焦点,影响测量准确性。为保持测量精度,流式细胞仪采用椭圆形激光焦点,尺寸通常为60-150微米(水平)和5-20微米(垂直)。

液流中颗粒的声波聚焦


2001年,洛斯阿拉莫斯国家实验室的Gregory Kaduchak及其团队开发了声学聚焦技术,并将其引入流式细胞术。近年来,这种声波聚焦技术已被应用于流式细胞仪中,以增强流体动力学聚焦的效果,显著提高测量精度,尤其是在使用宽样品芯时。制造商声称,与不具备声波辅助聚焦功能的细胞仪相比,配备该技术的细胞仪能够以高达10倍的速度处理低浓度细胞样品,同时保持测量的准确性。

细胞分选仪的液滴生成

基于Richard Sweet的发明,细胞分选仪通过超声波换能器的振动稳定液体射流中的液滴形成。传感器在喷嘴出口处对液体射流的干扰极小,扰动会指数增长,导致射流分解成小液滴。在感应区测量感兴趣的细胞后,液滴沿流向移动至中断点。分离带有细胞的液滴与液体射流时,向射流施加电压脉冲,使电子被捕获在液滴中。当液滴与射流分离且电压脉冲关闭时,电子无法返回,带电液滴可在静电场中偏转进行分选。

 

在细胞分选过程中,确保目标细胞在液体射流中的正确位置至关重要。当向液体射流施加电压脉冲为液滴充电时,充电的时机由操作员或电子元件决定。激光束照亮液滴流,荧光珠被分类,并通过监视器观察荧光信号。在观察过程中,延迟设置会调整,以最大化偏转液滴流中荧光点的亮度,同时最小化未偏转液滴流的亮度。尽管分选期间延迟设置通常固定,但液体射流速度可能因鞘管压力变化而受到影响。研究表明,鞘膜过滤器的部分堵塞和温度变化会干扰分选性能,因此维持稳定的鞘液温度至关重要。

流式细胞术中的液流系统利用流体动力学聚焦技术,通过精确控制细胞流过激光焦点,实现稳定输送、精确测量和高效分选。液流系统的性能依赖于流体的流速和鞘液的配置,确保每个细胞都能均匀地接受激光照射。流体系统的优化对于提高细胞分析的精度与可靠性至关重要。通过合理调节流速和鞘液压力,流式细胞仪能够有效捕捉微弱的光信号,从而提供高质量的分析数据。


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