流式細(xì)胞術(shù)作為生命科學(xué)研究的核心技術(shù)之一,通過高速分析單細(xì)胞的多參數(shù)特征,在免疫學(xué)、腫瘤學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)等實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。貝克曼庫(kù)爾特CytoFLEX流式細(xì)胞儀憑借其創(chuàng)新的光學(xué)系統(tǒng)與智能化的軟件設(shè)計(jì),成為了多學(xué)科實(shí)驗(yàn)研究的標(biāo)準(zhǔn)工具。以下本文將從流式細(xì)胞儀設(shè)備的技術(shù)架構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理三個(gè)維度解析其核心工作原理。
CytoFLEX流式細(xì)胞儀的技術(shù)架構(gòu):
CytoFLEX平臺(tái)采用模塊化液流系統(tǒng)與空間分離激光技術(shù),構(gòu)建了高精度單細(xì)胞分析環(huán)境。其核心組件包括:
1.液流聚焦系統(tǒng):通過鞘液包裹細(xì)胞懸液,形成直徑50-300μm的穩(wěn)定液柱,確保細(xì)胞以單列形式通過激光檢測(cè)區(qū),流速范圍覆蓋10-240μL/min,兼顧靈敏度與通量需求。
2.激光激發(fā)模塊:提供405nm、488nm、561nm、638nm四色激光選項(xiàng),支持多色的熒光檢測(cè)。例如,561nm激光可有效激發(fā)紅色熒光蛋白,動(dòng)態(tài)范圍較傳統(tǒng)488nm激光提升30%,適用于基因表達(dá)調(diào)控研究。
3.光學(xué)檢測(cè)單元:集成波分復(fù)用(WDM)技術(shù),采用雪崩式光電二極管(APD)替代傳統(tǒng)光電倍增管(PMT),顯著降低光子噪聲。紫光側(cè)向散射光(VSSC)參數(shù)可檢測(cè)80nm級(jí)微粒,較傳統(tǒng)設(shè)備靈敏度提升2倍,適用于細(xì)胞外囊泡等納米級(jí)顆粒分析。
流式細(xì)胞儀的信號(hào)檢測(cè):從光子到數(shù)字的全鏈路優(yōu)化
1.光信號(hào)分離技術(shù):采用二向色性濾片與帶通濾片組合,將激發(fā)光與發(fā)射光嚴(yán)格分離,減少熒光串?dāng)_。例如,在6色熒光檢測(cè)中,光譜重疊率較傳統(tǒng)設(shè)備降低75%,確保PE-Cy7與APC通道的信號(hào)純凈度。
2.動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展:提供7個(gè)數(shù)量級(jí)的線性檢測(cè)范圍,可同時(shí)捕獲強(qiáng)熒光信號(hào)(如高表達(dá)蛋白)與弱陽(yáng)性信號(hào)(如腫瘤干細(xì)胞亞群)。以CD81蛋白檢測(cè)為例,其熒光強(qiáng)度差異達(dá)1000倍時(shí)仍能保持3%的變異系數(shù)(CV)。
3.實(shí)時(shí)補(bǔ)償算法:基于補(bǔ)償矩陣庫(kù)技術(shù),系統(tǒng)可在更換電壓設(shè)置后自動(dòng)生成補(bǔ)償參數(shù),避免手動(dòng)調(diào)整導(dǎo)致的誤差。例如,在分析CD45+CD66b-細(xì)胞亞群時(shí),補(bǔ)償誤差較傳統(tǒng)方法減少90%。
流式細(xì)胞儀的數(shù)據(jù)處理:智能化分析賦能復(fù)雜實(shí)驗(yàn)
1.多參數(shù)可視化工具:支持15維數(shù)據(jù)同時(shí)展示,通過坐標(biāo)軸滑塊功能動(dòng)態(tài)調(diào)整顯示范圍。例如,在分析免疫細(xì)胞亞群時(shí),可同步觀察FSC/SSC、CD3/CD4/CD8熒光強(qiáng)度及藻紅蛋白(PE)標(biāo)記的細(xì)胞因子信號(hào)。
2.自動(dòng)化門控策略:內(nèi)置自動(dòng)閾值功能,可智能識(shí)別目標(biāo)群體。在研究肝纖維化過程中,系統(tǒng)通過SSC-A/CD45-PE雙參數(shù)門控,從肝組織樣本中有效分離出CD45+免疫細(xì)胞,耗時(shí)較傳統(tǒng)方法縮短80%。
3.標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量控制:搭載Trucount?微球的計(jì)數(shù)模塊,通過鞘液流速校準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)每秒30,000個(gè)事件的計(jì)數(shù)。在海洋浮游植物研究中,利用2μm微球內(nèi)標(biāo),可準(zhǔn)確測(cè)定原綠球藻濃度至103 cells/mL級(jí),誤差范圍控制在±5%以內(nèi)。
綜上,貝克曼庫(kù)爾特CytoFLEX流式細(xì)胞儀通過光學(xué)模塊集成化、檢測(cè)器革新與軟件智能化三大技術(shù)突破,構(gòu)建了從納米級(jí)顆粒檢測(cè)到復(fù)雜細(xì)胞分選的全場(chǎng)景解決方案。在單細(xì)胞測(cè)序領(lǐng)域,其與流式分選術(shù)的結(jié)合使特定細(xì)胞亞群捕獲效率有效提升;在海洋生態(tài)學(xué)研究中,6激光21色配置可同時(shí)檢測(cè)葉綠素a、藻紅蛋白等12種色素參數(shù),為浮游植物群落結(jié)構(gòu)解析提供數(shù)據(jù)支撐。