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細胞分選器

點擊次數:424 日期:2019/8/12 16:48:45

  

細胞分選器

 

   細胞分選器可使被指定的細胞從細胞群體中分離出來。流式細胞術所測定的任何參數都可作為流式細胞分選器選定細胞的依據,而且被選出來的細胞的均一性與所測參數有關。

   在以上所述的流式細胞測量術中,如果能夠把噴出來的液柱破壞成一連串小水滴,并對帶有指定特性細胞的液滴充電。當此帶電液滴通過靜電場時發生偏轉,落入收集器中。于是完成了分選。為此,需要有形成水滴、快速決定細胞是否應被分選的邏輯電路,以及充電電路等部分。下面分別介紹各主要部分。

小水滴的形成

   為使細胞分選的質量較高,首先要求能形成穩定的水滴。安裝在流動室上的壓電晶體加有每秒數萬周的電信號,于是壓電晶體帶動流動室一起振蕩。液流從噴孔出來后,需要經過一段距離才被破壞形成水滴。這段距離大約1020個波長,測量區應盡量靠近噴嘴以避免受振動干擾。

通常,在這樣一個系統中液流噴出的速度大約810/秒,如噴孔直徑50um,當壓電晶體上所加的信號頻率為40khz時,兩個水滴間的距離即波長為250um。由于實際上液流束的直徑比噴孔直徑略大一些,所以形成穩定水滴的條件經修改后可由下式表示:

F=v/4.5d

式中f是電信號頻率,V是液流速度,D是噴孔直徑。如果孔徑是70um,相應的電信號頻率約28khz左右最合適,大于100um的噴嘴不適用于分選細胞,當分選較大細胞時,應重新設計而不能單純更換噴嘴。

     以上討論中,噴嘴的振動頻率也就是每秒鐘產生水滴的數目,噴嘴直徑50um時,信號頻率為40khz,即每秒鐘產生4萬個水滴,若每秒鐘流出的細胞是1000個,則平均每4G個水滴中只有一個水滴是有細胞的,其他皆為空白,可見被分選的細胞數僅占每秒鐘形成水滴中的一個很小的部分。

水滴的充電與偏轉

當水滴從流束上將要斷開時給整個流速充電,則水滴從流束上斷開后便帶有同極性的多余表面電荷。如水滴在與流束將分離時未對流束充電,則離開流束的水滴不帶電荷。下落的水滴通過一對平行板電極形成靜電場時,帶正電荷的水滴向帶負電壓的電極偏轉;帶負電荷的水滴向帶正電壓的電極偏轉;不帶電的水滴垂直下落不改變其運動方向,這樣就可用容器分別收集各種類型的水滴。用于給流束充電的電壓大約是正150V或負150V,偏轉板間電位差約2000V6000V

決定邏輯

 為了分選細胞,需要細胞在經過測量區時判斷出哪個細胞滿足了分選的條件,并產生一個邏輯信號,此信號驅動充電脈沖發生器,使之產生充電脈沖,當滿足分選條件的細胞形成水滴時充電脈沖正好對它進行充電。可見,水滴充電的脈沖并不是在做出分選決定時立即產生并加到流束上的,而是當細胞達到分離點時才加上的。這一段等待時間依賴于噴孔的直徑、細胞與激光束相交點的位置等因素。由細胞通過測量區到小水滴分離的時間大約為數10毫秒。這個時間稱為延遲時間。從原理上說,可用單穩態振蕩器產生分選所要求的時延。然而,實際上商品儀器都是用一個稱為移位寄存器的數字電路產生時延,這種時延便于調整,以適應使用中的各種情況。

精確的測定延遲時間是決定分選質量的關鍵。延遲時間受到一系列因素的影響,例如測定所需平均延遲時間的不準確性,噴射液流的變化,水滴分離點的變化,細胞本身對水滴形成條件的影響等。

由于具體的分選方法在不同儀器上差異較大,故我們只能介紹一些原則,具體操作難以詳述。

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