CN111323403A - 基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白定量检测系统及方法 - Google Patents
基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白定量检测系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111323403A CN111323403A CN202010222377.7A CN202010222377A CN111323403A CN 111323403 A CN111323403 A CN 111323403A CN 202010222377 A CN202010222377 A CN 202010222377A CN 111323403 A CN111323403 A CN 111323403A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- protein
- excitation
- uniform
- uncompressed
- single cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 108010027322 single cell proteins Proteins 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 33
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 81
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 81
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 61
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001917 fluorescence detection Methods 0.000 claims description 9
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 claims description 8
- 238000001215 fluorescent labelling Methods 0.000 claims description 8
- 238000002331 protein detection Methods 0.000 claims description 7
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims description 2
- 238000010186 staining Methods 0.000 claims description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 83
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 8
- 108010052285 Membrane Proteins Proteins 0.000 description 5
- 238000000684 flow cytometry Methods 0.000 description 5
- GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N fluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 102000018697 Membrane Proteins Human genes 0.000 description 4
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 4
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 4
- 238000004163 cytometry Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 102000011931 Nucleoproteins Human genes 0.000 description 2
- 108010061100 Nucleoproteins Proteins 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000001086 cytosolic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 2
- 230000006037 cell lysis Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012083 mass cytometry Methods 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
- G01N2021/6439—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
本发明提供了基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白定量检测系统及方法，所述系统包括：无压缩微流控通道模块，包括一基底、设置于基底上的无压缩微通道以及位于无压缩微通道中的激发检测区；立体均匀聚焦激发检测模块，包括均匀激光源和光电探测器：均匀激光源用于产生立体均匀聚焦光柱，对进入无压缩微通道中激发检测区的单个待检测细胞中的蛋白分子进行荧光激发，光电探测器用于将荧光激发产生的发射光信号转换成对应的电压信号；信号采集与数据处理模块，用于获取立体均匀聚焦激发得到的电压信号，结合蛋白分子数与电压信号关系曲线，确定单个待检测细胞中蛋白分子数。实现了不受限目标检测蛋白类型及分布情况的单细胞蛋白高通量绝对定量检测。
Description
技术领域
本发明涉及基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白定量检测系统及方法。
背景技术
单细胞蛋白高通量绝对定量是指在短时间内实现大量单个细胞的某种或多种蛋白分子数的定量检测，这种蛋白定量分析结果为细胞异质性提供着关键参数，有助于肿瘤的机理研究和诊断治疗。
目前单细胞蛋白定量通常采用荧光流式细胞术或质谱流式细胞术，荧光流式细胞术其利用荧光标记抗体染色的细胞通过毛细管冲洗，荧光强度由光电探测器量化。随后基于特有的校准珠，荧光流式细胞术可以对单细胞表面蛋白进行绝对定量，但该方法由于缺乏相应胞内蛋白校准珠，无法定量单细胞胞内蛋白的绝对数量。质谱流式细胞术采用稀土金属标记抗体染色的细胞被电离并利用飞行时间质谱仪进行分析，从而量化单个细胞中的蛋白质表达。虽然该方法可以在单细胞水平上同时检测细胞内和细胞表面蛋白，但由于缺乏校准方法，其无法获得单细胞蛋白的绝对数量。
由于微流控技术与生物细胞(几十到几百微米)之间的尺寸相匹配，它已经成为单细胞分析的一个重要工具。对于基于微流控技术的单细胞蛋白定量分析，主要有两种方法：微雕刻法和条码芯片法，二者原理主要是将单细胞限制在微孔或微腔中，然后进行细胞裂解、蛋白捕获及定量。尽管这些微流控方法是基于大阵列的分析，但它们不能连续地表征单个细胞，因此受到了吞吐量的限制，检测通量较低。
近年来，一种基于压缩通道的微流控平台，以高通量的方式定量单细胞的特异性胞内蛋白。在这种微流式细胞术法中，利用压缩的微通道作为校准结构，荧光标记抗体染色的细胞被迫挤压通过压缩通道，收集原始荧光信号。同时，已知浓度的荧光抗体溶液通过该压缩通道以产生校准曲线，从而能够将原始荧光信号转换为特异性胞内蛋白数。尽管基于这种方法，可以获得单细胞胞内蛋白数，但这种方法通量仍受限偏低；更重要的是，目前这种方法只能量化胞内蛋白，细胞类型受限导致分类性能有限，很难成为研究肿瘤异质性的有效方法。
由此，现有技术或受限蛋白类型无法绝对定量检测多种类型单细胞蛋白(荧光流式细胞术：只能绝对定量膜蛋白；质谱流式细胞术：无法绝对定量蛋白；压缩通道微流式细胞术：只能定量胞内蛋白)，或受限检测方式无法实现高通量检测单细胞蛋白(微雕刻法和条码芯片法：非流动连续表征单细胞方式；压缩通道微流式细胞术：压缩流动易造成细胞堵塞)。
因此如何研发得到一种不受限目标检测蛋白类型及分布情况的单细胞蛋白高通量绝对定量检测系统及方法，是非常有意义的。
发明内容
(一)要解决的技术问题
如何研发得到一种不受限目标检测蛋白类型及分布情况的单细胞蛋白高通量绝对定量检测系统及方法。
(二)技术方案
为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白检测系统，所述系统包括：无压缩微流控通道模块，包括一基底、设置于所述基底上的无压缩微通道、以及位于所述无压缩微通道中的激发检测区，所述无压缩微通道的通道横截面积与单个待检测细胞横截面积相配合，使每次仅有单个待检测细胞通过所述无压缩微通道中的激发检测区；立体均匀聚焦激发检测模块，包括均匀激光源和光电探测器；所述均匀激光源用于产生立体均匀聚焦光柱，对进入所述无压缩微通道中激发检测区的单个待检测细胞中的蛋白分子进行荧光激发；所述光电探测器用于将所述荧光激发产生的发射光信号转换成对应的电压信号；信号采集与数据处理模块，用于获取立体均匀聚焦激发得到的电压信号，结合蛋白分子数与电压信号关系曲线，确定单个待检测细胞中蛋白分子数。可选地，所述立体均匀聚焦激发检测模块还包括显微镜，所述均匀激光源设置于所述显微镜中。
可选地，所述激发检测区为无压缩微通道与所述均匀激光源产生的均匀聚焦光柱在空间交叠重合的区域。
可选地，所述系统还包括流速控制模块，用于对进入所述无压缩微通道的待检测细胞进行流速控制，使得每次仅有单个待检测细胞通过所述无压缩微通道中的激发检测区。
可选地，所述激发检测区(102a)的体积通过下式表示：
其中，V为所述激发检测区的体积，h为所述无压缩微通道的高，w为所述无压缩微通道的宽，d为所述激光源的光斑直径。
可选地，所述信号采集与数据处理模块中预置蛋白分子数与电压信号的关系曲线。
可选地，所述信号采集与数据处理模块包括数据采集卡和中央控制器，其中，所述数据采集卡用于采集所述电压信号并传输给中央控制器，所述中央控制器用于根据所述电压信号确定单个待检测细胞中蛋白分子数的绝对定量。
本发明另一方面提供了一种利用上文所述的基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白检测装置进行单细胞蛋白定量检测的方法，所述方法包括：
S1，制备荧光标记蛋白染色的单细胞溶液；
S2，将所述单细胞溶液通入无压缩微通道，利用产生立体均匀聚焦光柱的均匀激光源对单细胞进行空间三维荧光检测；
S3，在所述无压缩微通道中通入多组已知蛋白分子数的荧光标记染色的等效抗体溶液，利用产生立体均匀聚焦光柱的均匀激光源对等效抗体溶液进行空间三维荧光检测，获取蛋白分子数与电压信号关系曲线；
S4，对所述蛋白分子数与电压信号的关系曲线进行荧光补偿，得到修正后的蛋白分子数与电压信号关系曲线；
S5，获取根据所述空间三维荧光检测得到单细胞溶液的电压信号，根据所述电压信号，结合所述修正后的蛋白分子数与电压信号关系曲线，得到单细胞蛋白分子数的绝对定量值。
(三)有益效果
本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明利用立体均匀聚焦激光，实现对通过微流控通道中的空间三维区域的单细胞蛋白检测，这种检测无需考虑荧光标记蛋白在单个细胞的分布情况，即无论单细胞中蛋白的分布是否均匀，无论单细胞中是包含什么种类的蛋白(膜蛋白、胞浆蛋白还是核蛋白等)，当在本发明中采用的微流控通道中空间三维的微通道激发检测区域内受到立体均匀聚焦激发检测模块中产生的立体均匀聚焦激光的激发时，单细胞蛋白任意分布的偶联荧光素能全部等效受到激发并被光电探测器采集其发射光，实现单细胞蛋白分子数的电压信号的采集。解决了现有技术中无法实现对单个细胞中分布不均匀的不同种类的蛋白进行绝对定量检测的问题。
(2)本发明利用无压缩微流控通道实现单细胞在该通道中的快速流动，细胞流动过程中不受微通道结构的阻力，可以连续的流动通过激发检测区。避免了现有技术中采用压缩通道进行检测时，容易遇到细胞堵塞的问题，即避免单细胞在流动过程中在空间三维内的微通道阻力，从而，采用本身发明的无压缩微流控通道可以大大提高细胞检测通量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白定量检测系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白定量检测系统中的无压缩微流控通道模块的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白定量检测方法的方法流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
本发明第一个实施例提供了一种基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白定量检测系统，参见图1和图2，所述系统包括无压缩微流控通道模块1、立体均匀聚焦激发检测模块2、以及信号采集与数据处理模块3。
具体地，无压缩微流控通道模块1，包括一基底101、设置于所述基底101上的无压缩微通道102、以及位于所述无压缩微通道102中的激发检测区102a，所述无压缩微通道102的通道横截面积与单个待检测细胞横截面积相配合，使每次仅有单个待检测细胞通过所述无压缩微通道102中的激发检测区102a；并能实现单个细胞连续通过该激发检测区的同时避免细胞堵塞。
立体均匀聚焦激发检测模块2，包括均匀激光源201和光电探测器202；所述均匀激光源201用于产生立体均匀聚焦光柱，对进入所述无压缩微通道102中激发检测区102a的单个待检测细胞中的蛋白分子进行荧光激发；所述光电探测器202用于将所述荧光激发产生的发射光信号转换成对应的电压信号。
信号采集与数据处理模块3，用于获取立体均匀聚焦激发得到的电压信号，结合蛋白分子数与电压信号关系曲线，确定单个待检测细胞中蛋白分子数。
由此，本发明利用立体均匀聚焦激光，实现对通过微流控通道中的空间三维区域的单细胞蛋白检测，这种检测无需考虑荧光标记蛋白在单个细胞的分布情况，即无论单细胞中蛋白的分布是否均匀，无论单细胞中是包含什么种类的蛋白(膜蛋白、胞浆蛋白还是核蛋白等)，当在本发明中采用的微流控通道中空间三维的微通道激发检测区域内受到立体均匀聚焦激发检测模块中产生的立体均匀聚焦激光的激发时，单细胞任意分布的荧光素能全部等效受到激发并被光电探测器采集其发射光，实现单细胞蛋白电压信号的采集。解决了现有技术中无法实现对单个细胞中分布不均匀的不同种类的蛋白进行绝对定量检测的问题。并且，本发明实施例利用无压缩微流控通道实现单细胞在该通道中的快速且在无压缩的情况下流动，细胞流动过程中不受微通道结构的阻力，不仅可以连续的流动通过激发检测区域，也不会遇到细胞堵塞的问题。从而该装置可以实现对单细胞蛋白的高通量检测。
需要说明的是，上文中所述的均匀激光源产生的立体均匀聚焦光柱，可以指该光柱的光强度分布均匀。由于该光柱的光强度分布均匀，在单细胞受到该光柱的激发时，单细胞中任意分布的荧光素能实现全部等效受到激发。
另外，上文中无压缩微流控通道中的无压缩是指该通道横截面积与单个待检测细胞横截面积相配合，即该无压缩通道的横截面积略大于单个待检测细胞横截面积，可以理解为该无压缩通道在三维空间内(长、宽和高)均大于单个细胞(该单个细胞的形状在自然状态下类似于球体)的直径，但该无压缩通道不论在长、高、宽方向上的尺寸均不会明显大于其两倍。由此，使得细胞在没有压缩的外力作用下流动时，每次仅有单个待检测细胞通过所述无压缩微通道中的激发检测区。
继续参见图1，所述立体均匀聚焦激发检测模块2还包括显微镜，所述均匀激光源201设置于所述显微镜中。该用于产生空间三维均匀聚焦光柱的均匀激光源201通过显微镜光路从物镜射出，通过不同物镜下的焦深在不同深度的空间三维实现均匀聚焦光柱，根据激发检测区域尺寸(考虑细胞大小)选择合适的物镜焦深。并且，该均匀激光源201产生的均匀聚焦光柱的直径范围与待检测单细胞的大小相配合，即该均匀聚焦光柱的直径范围可以根据待检测单细胞的大小进行调节，以使得均匀聚焦光柱照射到待检测单细胞上时，整个待检测单细胞均处于均匀的光柱下。由此，单细胞任意分布的荧光素能全部等效受到激发并被光电探测器采集其发射光，实现单细胞蛋白电压信号的采集。
上文所述的激发检测区102a具体可以为无压缩微通道102与所述均匀激光源201产生的均匀聚焦光柱在空间交叠重合的区域。即该空间交叠重合的区域为荧光定量激发检测区域，本领域技术人员可以理解的是，为了可以使均匀激光源201产生的激光光束可以进入无压缩微通道102，其基底101在激发检测区102a的部分可以设置为透光的。
上文所述的激发检测区102a的体积通过下式表示：
其中，V为所述激发检测区的体积，h为所述无压缩微通道的高，w为所述无压缩微通道的宽，d为所述激光源的光斑直径。
需要说明的是，此时，所述无压缩微通道的横截面为矩形，均匀激光源产生的均匀聚焦光柱为圆柱形，该圆柱形的激光照射方向为沿着所述无压缩微通道的高度方向延伸。并且需满足均匀激光源产生的均匀聚焦激光的焦深大于所述无压缩微通道的高h，从而保证均匀的激光高度覆盖无压缩微通道。
另外，上文所述信号采集与数据处理模块3包括数据采集卡301和中央控制器302，其中，所述数据采集卡301用于采集所述电压信号并传输给中央控制器302，所述中央控制器302用于根据所述电压信号确定单个待检测细胞中蛋白分子数。该中央控制器302可以为计算机终端等具备数据处理与保存功能的设备。
在一种可行的方式中，所述信号采集与数据处理模块3中预置蛋白分子数与电压信号关系曲线。
在一种可行的方式中，所述系统还包括流速控制模块，用于对进入所述无压缩微通道的待检测细胞进行流速控制，使得每次仅有单个待检测细胞通过所述无压缩微通道中的激发检测区。并且可以实现多个细胞连续的流动通过激发检测区域。此时，控制待检测细胞的流速，可以满足不同处理速度的立体聚焦激发以及检测模块的检测。
需要说明的是，本发明实施例不对无压缩微通道的形状、尺寸或材料进行限制，只要其满足在空间三维内可与均匀激光源形成一个交叠的激发检测区域，同时微通道结构不会对流动细胞造成压缩阻力，即可达到检测要求。并且，本发明实施例对均匀激光源201的光源的类型、数量或光路结构、激光聚焦的形式、形状或深度均不作具体限定，只要满足在空间三维内能形成一段均匀聚焦光，即可达到检测要求。
本发明另一个实施例提供了一种利用上文所述的基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白检测装置进行单细胞蛋白定量检测的方法，参见图3，结合图1，所述方法包括下列步骤S1-S5的内容：
步骤S1，制备荧光标记蛋白染色的单细胞溶液。
需要说明的是，此处制备的荧光标记蛋白染色的单细胞溶液可以指单细胞仅包含一种种类的蛋白，也可以指单细胞包含多种种类的蛋白，可以指单细胞中蛋白分布均匀，也可以指单细胞中蛋白分布不均匀。由此，通过本申请实施例的方法，不仅可以实现对仅包含一种种类蛋白的单细胞进行定量检测，还可以实现对包含多种种类的蛋白的单细胞进行定量检测；不仅可以对单细胞中蛋白分布均匀的情况进行定量检测，还可以对单细胞中蛋白分布不均匀的情况进行定量检测。其中，对包含多种种类的蛋白的单细胞进行定量检测时，可同时得到这几种蛋白分子数的绝对定量值。
步骤S2，将所述单细胞溶液通入无压缩微通道102，利用产生均匀聚焦光柱的均匀激光源201对单细胞进行空间三维荧光检测。
在无压缩微通道中通入荧光标记蛋白染色的单细胞溶液，当单个细胞依次通过微通道激光束均匀聚焦空间三维区域(即激发检测区)时，荧光标记蛋白染色的单细胞受特定波长激发光激发，产生相应波长的发射光，该发射光经光电探测器采集，并将检测到的荧光信号转换成电压信号。
步骤S3，在所述无压缩微通道中通入多组已知蛋白分子数的荧光标记染色等效抗体溶液，利用产生立体均匀聚焦光柱的均匀激光源对等效抗体溶液进行空间三维荧光检测，获取蛋白分子数与电压信号的关系曲线。
此时，多组已知蛋白分子数的荧光标记染色等效抗体溶液的荧光分子在激发检测区中是均匀分布的。
S4，对所述蛋白分子数与电压信号的关系曲线进行荧光补偿，得到修正后的蛋白分子数与电压信号关系曲线。
具体地，在相同的无压缩微通道中通入多组已知蛋白分子数的荧光标记蛋白抗体溶液，当抗体溶液通过微通道激光束均匀聚焦空间三维区域(即激发检测区)时，荧光标记蛋白抗体溶液受特定波长激发光激发，产生相应波长的发射光，再经光电探测器采集电压信号，从而得到蛋白分子数-检测电压的标定曲线，该标定曲线即为蛋白分子数与电压信号的关系曲线。然后对该标定曲线通过荧光补偿法进行荧光补偿，得到修正后的蛋白分子数与电压信号的关系曲线。
步骤S5，获取根据所述空间三维荧光检测得到的单细胞溶液电压信号，根据所述电压信号，结合所述修正后的蛋白分子数与电压信号关系曲线，得到单细胞蛋白分子数的绝对定量值。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白定量检测系统，其特征在于，所述系统包括：
无压缩微流控通道模块(1)，包括一基底(101)、设置于所述基底(101)上的无压缩微通道(102)、以及位于所述无压缩微通道(102)中的激发检测区(102a)，所述无压缩微通道(102)的通道横截面积与单个待检测细胞横截面积相配合，使每次仅有单个待检测细胞通过所述无压缩微通道(102)中的激发检测区(102a)；
立体均匀聚焦激发检测模块(2)，包括均匀激光源(201)和光电探测器(202)；所述均匀激光源(201)用于产生立体均匀聚焦光柱，对进入所述无压缩微通道(102)中激发检测区(102a)的单个待检测细胞中的蛋白分子进行荧光激发；所述光电探测器(202)用于将所述荧光激发产生的发射光信号转换成对应的电压信号；
信号采集与数据处理模块(3)，用于获取立体均匀聚焦激发得到的电压信号，结合蛋白分子数与电压信号关系曲线，确定单个待检测细胞中蛋白分子数。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述立体均匀聚焦激发检测模块还包括显微镜，所述均匀激光源(201)设置于所述显微镜中。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述激发检测区(102a)为无压缩微通道(102)与所述均匀激光源(201)产生的立体均匀聚焦光柱在空间交叠重合的区域。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激发检测区(102a)的体积通过下式表示：
其中，V为所述激发检测区的体积，h为所述无压缩微通道的高，w为所述无压缩微通道的宽，d为所述激光源的光斑直径。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括流速控制模块，用于对进入所述无压缩微通道的待检测细胞进行流速控制，使得每次仅有单个待检测细胞通过所述无压缩微通道中的激发检测区。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号采集与数据处理模块(3)中预置蛋白分子数与电压信号关系曲线。
7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白检测装置进行单细胞蛋白定量检测的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1，制备荧光标记蛋白染色的单细胞溶液；
S2，将所述单细胞溶液通入无压缩微通道(102)，利用产生立体均匀聚焦光柱的均匀激光源(201)对单细胞进行空间三维荧光检测；
S3，在所述无压缩微通道(102)中通入多组已知蛋白分子数的荧光标记染色等效抗体溶液，利用产生立体均匀聚焦光柱的均匀激光源(201)对等效抗体溶液进行空间三维荧光检测，获取蛋白分子数与电压信号关系曲线；
S4，对所述蛋白分子数与电压信号关系曲线进行荧光补偿，得到修正后的蛋白分子数与电压信号关系曲线；
S5，获取根据所述空间三维荧光检测得到单细胞溶液的电压信号，根据所述电压信号，结合所述修正后的蛋白分子数与电压信号关系曲线，得到单细胞蛋白分子数的绝对定量值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010222377.7A CN111323403B (zh) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | 基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白定量检测系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010222377.7A CN111323403B (zh) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | 基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白定量检测系统及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111323403A true CN111323403A (zh) | 2020-06-23 |
| CN111323403B CN111323403B (zh) | 2023-09-12 |
Family
ID=71173367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010222377.7A Active CN111323403B (zh) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | 基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白定量检测系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111323403B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114264639A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-01 | 深圳大学 | 一种用于细胞微损诱导的可视化装置及荧光监测方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101251466A (zh) * | 2008-03-28 | 2008-08-27 | 厦门大学 | 生物流式分析仪 |
| US20090053749A1 (en) * | 2006-01-09 | 2009-02-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and Apparatus for High Throughput Diagnosis of Diseased Cells With Microchannel Devices |
| US20120220022A1 (en) * | 2009-09-01 | 2012-08-30 | Trustees Of Boston University | High throughput multichannel reader and uses thereof |
| CN103341372A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-10-09 | 西北工业大学 | 一种用于流式细胞仪的微流控芯片结构及其制作方法 |
| CN106290279A (zh) * | 2016-08-09 | 2017-01-04 | 中国科学院电子学研究所 | 一种单细胞蛋白检测系统及其应用 |
| CN109596838A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-04-09 | 中国科学院电子学研究所 | 一种单细胞内多种蛋白同时定量检测系统及方法 |
| CN110044800A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-07-23 | 西安理工大学 | 基于微流控三维聚焦技术的流式细胞仪 |
-
2020
- 2020-03-26 CN CN202010222377.7A patent/CN111323403B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090053749A1 (en) * | 2006-01-09 | 2009-02-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and Apparatus for High Throughput Diagnosis of Diseased Cells With Microchannel Devices |
| CN101251466A (zh) * | 2008-03-28 | 2008-08-27 | 厦门大学 | 生物流式分析仪 |
| US20120220022A1 (en) * | 2009-09-01 | 2012-08-30 | Trustees Of Boston University | High throughput multichannel reader and uses thereof |
| CN103341372A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-10-09 | 西北工业大学 | 一种用于流式细胞仪的微流控芯片结构及其制作方法 |
| CN106290279A (zh) * | 2016-08-09 | 2017-01-04 | 中国科学院电子学研究所 | 一种单细胞蛋白检测系统及其应用 |
| CN109596838A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-04-09 | 中国科学院电子学研究所 | 一种单细胞内多种蛋白同时定量检测系统及方法 |
| CN110044800A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-07-23 | 西安理工大学 | 基于微流控三维聚焦技术的流式细胞仪 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114264639A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-01 | 深圳大学 | 一种用于细胞微损诱导的可视化装置及荧光监测方法 |
| CN114264639B (zh) * | 2021-12-23 | 2023-07-04 | 深圳大学 | 一种用于细胞微损诱导的可视化装置及荧光监测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111323403B (zh) | 2023-09-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108387505B (zh) | 一种基于微流控芯片的多功能光镊系统及方法 | |
| US20210364407A1 (en) | Particle Analyzing Systems And Methods Using Acoustic Radiation Pressure | |
| US12031899B2 (en) | Radiation carrier and use thereof in an optical sensor | |
| JP5243790B2 (ja) | 光学流体顕微鏡装置 | |
| DE102006058575B4 (de) | Multiplex-CE-Fluoreszenzsystem | |
| US7170597B1 (en) | Microplate reader | |
| US10180398B2 (en) | Trajectory-based triggering system for hyperspectral imaging flow cytometer | |
| US8248609B2 (en) | Cylindrical illumination confocal spectroscopy system | |
| US20070281322A1 (en) | Bioanalytical instrumentation using a light source subsystem | |
| JP2006349666A (ja) | 毛管電気泳動装置のための光学的整合方法及び装置 | |
| CN110514575B (zh) | 量子点编码微球的解码装置及方法 | |
| CN116438438A (zh) | 用于基于流动的单颗粒和/或单分子分析的方法和设备 | |
| US8351034B2 (en) | Laminar flow width detecting method, laminar flow width control method, laminar flow control system, and flow cytometer | |
| CN111323403B (zh) | 基于立体均匀聚焦激光的单细胞蛋白定量检测系统及方法 | |
| CN107991486A (zh) | 一种基于量子点的液相芯片检测系统及方法 | |
| CN115053118A (zh) | 使用特殊化细胞识别进行循环流式细胞术的装置和方法 | |
| WO2021193218A1 (ja) | 粒子分析システム、情報処理方法、及びプログラム | |
| CN105241855B (zh) | 微通道电泳定量分析装置及方法 | |
| CN215115894U (zh) | 一种高通量拉曼单细胞分选装置 | |
| CN103217405B (zh) | 一种微流控对比光路检测系统 | |
| WO2024077266A2 (en) | Systems, devices and methods for sorting moving particles | |
| CN117405649A (zh) | 细胞拉曼流式光谱成像分析系统及分析方法 | |
| Castro et al. | Single-molecule electrophoresis: applications to biomolecular detection | |
| Qing et al. | Fluorescence Correlation Spectroscopy for Detection of Trace Amount of Biological Agents | |
| Dodgson | The Development of a Capillary Electrophoresis Instrument with Confocal and Time Resolved Fluorescence Detection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |