CN1885035A - 用于检测细胞表面标志物的细胞生物微系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用来检测细胞表面标志物的细胞生物微系统及检测方法，该系统由微流控检测芯片、光源、凸透镜、镜头、摄像机、计算机及待检测细胞驱动装置组成，所述光源、凸透镜、微流控检测芯片、镜头、从上到下依次设置于该系统的系统座上，并且光源的中心与凸透镜、镜头、反射镜的几何中心在一条直线上，所述摄像机连接有计算机，计算机连接有待检测细胞驱动装置。由于该系统包括微流控检测芯片，芯片上设有微流槽，因此通过驱动泵将样品细胞泵入微流槽可以对标志物进行直接、快速、高通量的检测，整个系统小巧轻便、易携带，无需特别的或昂贵的外部设备，摄像机连接有计算机，因此可对实验过程进行在线或离线分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检测细胞表面标志物的自动化分析系统及用该分析系统对细胞进行检测的方法。
背景技术
细胞表面标志物是表达在细胞表面、通常可用来表征特定细胞类型的一类具有重要生理意义的蛋白质分子。目前，这类表面标志物已经被广泛应用于基础研究和临床实践，如细胞免疫原型的确定与疾病的诊断。流式细胞分析仪通常被认为是检测表面标志物的最有效的工具之一，它是一种高度集成的自动化分析系统，可以对标志物进行严格的量化分析。但是，由于其昂贵的分析成本(仪器价格、试剂和时间消耗等)及对操作人员专业训练的严格要求，这种分析技术只能在条件比较完善的大型实验室或检测部门才能实现。同时，由于这类仪器一般还具有较为庞大的体积，因此也在一定程度上限制了其应用的普及。
近十几年发展起来的蛋白微阵列芯片被证明可以对表面标志物进行快速、高通量的检测分析。蛋白微阵列芯片是继基因芯片之后发展起来的第二代生物芯片，与其他生物芯片类似，蛋白微阵列芯片不仅制作方便而且成本低廉，这对于其应用的普及较流式细胞仪而言具有十分突出的优势。但是，从检测分析过程的角度来看，芯片本身并不能独立实现完整的检测流程，检测的实现依赖于除蛋白芯片这一核心元件之外其他众多设备，甚至通常是昂贵、大体积的外部设备，如超净设备、各种复杂的反应信号检测设备等等。另外，从细胞表面标志物角度来看，蛋白质微阵列芯片一般需要将蛋白质从细胞上纯化出来，这不仅增加了时间和成本，也在一定程度上丧失了标志物的生理意义。因此，发展一种可进行快速、高通量检测但同时又具有类似流式细胞仪集成化性能的低成本生物分析系统、从而实现对细胞表面标志物的直接检测是十分必要的。
发明内容
针对上述现状，本发明的目的在于提供一种小巧轻便、易携带，无需特别的或昂贵的外部设备并且可对标志物进行直接快速、高通量检测的用于检测细胞表面标志物的细胞生物微系统及检测方法。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案为：
一种用来检测细胞表面标志物的细胞生物微系统，该系统由微流控检测芯片、光源、凸透镜、镜头、摄像机、计算机及待检测细胞驱动装置组成，所述光源、凸透镜、微流控检测芯片、镜头、从上到下依次设置于该系统的系统座上，并且光源的中心与凸透镜、镜头、反射镜的几何中心在一条直线上，所述摄像机连接有计算机，计算机连接有待检测细胞驱动装置。
进一步，所述镜头下方设有反射镜，该反射镜的反射面与水平面成45°夹角，所述摄像机设于与反射镜相对应的一侧，并且摄像机靶面的几何中心与反射镜的几何中心在同一水平面内。
进一步，所述光源及凸透镜分别设置于圆柱形固定架内腔。
进一步，所述微流控检测芯片设置于芯片支撑台上，芯片支撑台通过两滑块可相对支撑面水平移动，支撑面固定于系统座的垂直面上，支撑面上设有可横向调整芯片支撑台位置的芯片支撑台螺杆。
进一步，所述镜头固定于镜头支架上，镜头支架设于可调整镜头垂直水平面方向位置的镜头螺杆上。
进一步，所述微流控检测芯片包括片状基体，基体上刻有微流槽，基体刻有微流槽的一侧密封贴合有玻璃片，玻璃片与微流槽之间形成用于放置待检测细胞样品的密闭微流道。
用上述系统检测细胞表面标志物的方法，将未反应生物探针泵入微流控检测芯片的微流道基底上，静止反应后将待检测细胞泵入微流道，然后用缓冲液冲洗细胞，同时在上述过程中，光源发出的光经凸透镜后聚焦在微流控检测芯片的微流道内，通过镜头得到微流道内的反应过程图像，图像传输到摄像机的靶面上经摄像机传输至计算机。
进一步，所述通过镜头得到的微流道内的反应过程图像经反射镜反射后传输到摄像机的靶面上，经摄像机传输至计算机。
采用上述系统及方法后，由于该系统包括微流控检测芯片，芯片上设有微流槽，因此通过驱动泵将样品细胞泵入微流槽可以对标志物进行直接、快速、高通量的检测，整个系统小巧轻便、易携带，无需特别的或昂贵的外部设备，摄像机连接有计算机，因此可对实验过程进行在线或离线分析。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的立体结构示意图；
图3为微流控检测芯片的结构示意图；
图4为用该发明系统拍摄的微流控检测芯片内细胞的反应图像。
具体实施方式：
如图1、2所示，本发明用来检测细胞表面标志物的细胞生物微系统由微流控检测芯片1和集成的光学检测设备2组成；
所述微流控检测芯片1包括基体11，基体11为片状聚二甲基硅氧烷，其上采用光刻技术与快速原样制备法刻有微流槽，本实施例中的微流槽宽100μm，高50μm，基体11刻有微流槽的一侧面密封贴合有玻璃片13，该微流槽经氧等离子体处理后使得微流槽与玻璃基底密封，玻璃片13与微流槽之间形成密闭微流道12，如图3所示，并且所述微流道12的基底经硅烷化，将3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的丙酮(Acetone)溶液按照ATPES∶Acetone＝1∶49的体积比导入微流道12，静止5分钟，再用纯丙酮缓冲液冲洗，烘干；
所述集成的光学检测设备2由光源3、凸透镜4、镜头5、反射镜6、摄像机7组成，光源3、凸透镜4、微流控检测芯片1、镜头5、反射镜6从上到下依次设置于系统座8上，并且光源3的中心与凸透镜4、镜头5、反射镜6的几何中心在一条直线上；光源3采用LED光源，该LED光源及凸透镜4分别设置于圆柱形固定架31、41内腔；所述摄像机7为CCD摄像机即电荷耦合器件摄像机；所述微流控检测芯片1设置于芯片支撑台14上，芯片支撑台14通过两滑块15可相对支撑面16水平移动，支撑面16固定于系统座8的垂直面上，支撑面16上设有芯片支撑台螺杆17，通过该螺杆17可使芯片支撑台14在水平方向移动；芯片支撑台14下方设有镜头支架51，镜头支架51上设有镜头5；所述反射镜6及摄像机均设置于矩形槽9内，该矩形槽固定于系统座8的底面上，所述反射镜6的反射面与水平面成45°夹角，所述摄像机水平设置于矩形槽9内并与反射镜6的反射面相对应，并且摄像机靶面的几何中心与反射镜的几何中心在同一水平面内。
所述摄像机7连接有计算机10，该计算机10连接有待检测细胞驱动装置20，本实施例中选用注射泵；
所述镜头支架51还可设于镜头螺杆上，镜头螺杆设于系统座8上，通过镜头螺杆调整镜头5在垂直水平面方向的位置。
检测过程中，将未反应生物探针如抗BSA抗体通过计算机10控制的注射泵泵入微流控检测芯片1的微流道12基底上，静止反应后将待检测细胞泵入微流道12，静止反应5分钟，计算流道内初始细胞数(N0)；再用缓冲液冲洗细胞，若细胞带有生物探针所能识别的标志物分子，由于分子之间的特异性反应，细胞会被探针捕获，从而保留在流道内，在检测过程中，光源3发出的光经凸透镜4后聚焦在微流控检测芯片1的微流道12内，通过镜头5得到微流道12内的反应过程图像，经反射镜6反射到摄像机的靶面上传输至计算机10，从而可对图像进行实时、动态的在线分析或后续的离线分析，得到检测结果；计算最终细胞数(N1)，则芯片的捕获效率为N1/N0，捕获效率可以反映芯片检测表面标志物的能力。
图4所示为用本发明系统拍摄的微流控检测芯片内细胞的反应图像，其中流道宽100μm，高50μm，图中细胞清晰可见，表明该系统可以很好地进行表面标志物检测。
Claims (8)
1、一种用于检测细胞表面标志物的细胞生物微系统，其特征在于，该系统由微流控检测芯片、光源、凸透镜、镜头、摄像机、计算机及待检测细胞驱动装置组成，所述光源、凸透镜、微流控检测芯片、镜头、从上到下依次设置于该系统的系统座上，并且光源的中心与凸透镜、镜头、反射镜的几何中心在一条直线上，所述摄像机连接有计算机，计算机连接有待检测细胞驱动装置。
2、如权利要求1所述的用于检测细胞表面标志物的细胞生物微系统，其特征在于，所述镜头下方设有反射镜，该反射镜的反射面与水平面成45°夹角，所述摄像机设于与反射镜相对应的一侧，并且摄像机靶面的几何中心与反射镜的几何中心在同一水平面内。
3、如权利要求1所述的用于检测细胞表面标志物的细胞生物微系统，其特征在于，所述光源及凸透镜分别设置于圆柱形固定架内腔。
4、如权利要求1所述的用于检测细胞表面标志物的细胞生物微系统，其特征在于，所述微流控检测芯片设置于芯片支撑台上，芯片支撑台通过两滑块可相对支撑面水平移动，支撑面固定于系统座的垂直面上，支撑面上设有可横向调整芯片支撑台位置的芯片支撑台螺杆。
5、如权利要求1所述的用于检测细胞表面标志物的细胞生物微系统，其特征在于，所述镜头固定于镜头支架上，镜头支架设于可调整镜头垂直水平面方向位置的镜头螺杆上。
6、如权利要求1所述的用于检测细胞表面标志物的细胞生物微系统，其特征在于，所述微流控检测芯片包括片状基体，基体上刻有微流槽，基体刻有微流槽的一侧密封贴合有玻璃片，玻璃片与微流槽之间形成用于放置待检测细胞样品的密闭微流道。
7、用权利要求1-6任一所述系统检测细胞表面标志物的方法，其特征在于，将未反应生物探针泵入微流控检测芯片的微流道基底上，静止反应后将待检测细胞泵入微流道，然后用缓冲液冲洗细胞，同时在上述过程中，光源发出的光经凸透镜后聚焦在微流控检测芯片的微流道内，通过镜头得到微流道内的反应过程图像，图像传输到摄像机的靶面上经摄像机传输至计算机。
8、如权利要求7所述检测细胞表面标志物的方法，其特征在于，所述通过镜头得到的微流道内的反应过程图像经反射镜反射后传输到摄像机的靶面上，经摄像机传输至计算机。
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