應用探析| 高速攝像機在單細胞分離技術中的應用
1.背景介紹
細胞異質性廣泛存在，制約干細胞療法在再生醫學和臨床醫療領域更大應用。單細胞分離與收集技術是解決異質性問題的關鍵***環，探索無損傷、高效高通量單細胞分離與收集技術，愈發受到科學***們重視。 圖1 單細胞分離示意 傳統的流式細胞分選技術需要進行熒光標記預處理，耗時效率低下且影響細胞功能。常見的微流控分選技術如液滴微流控，將單個細胞包裹后置于液滴內，但根據泊松分布，單細胞捕獲效率不高，且包裹后微液滴位置不固定，無法實時觀測。 來自中***科學技術大學的研發團隊基于將實時細胞識別和微流體沖擊打印結合的原理，設計***套單細胞分離系統，實現無標記、高效率、實時識別、高通量地分離單細胞。 此套單細胞分離系統由信號控制模塊、圖像處理模塊和打印模塊三大部分構成，詳見圖2所示。 圖2 中***科大研發的單細胞分離系統構成原理 壓力泵作用下，細胞懸液從微通道入口輸送到出口，千眼狼高速攝像機搭載倒置顯微鏡，對焦微通道中間觀測平面，以2620幀/秒速度捕獲細胞灰度圖像，并實時對圖像進行背景提取、高斯去噪、閾值分割處理后，識別并優化二維細胞位置，然后發送觸發信號至信號控制模塊，觸發壓電致動器沖擊打印室上的柔性薄膜，使包含已識別細胞的液滴從噴嘴噴射到基底上。 圖3 高速攝像機拍攝的微流體沖擊打印過程 微流體沖擊打印過程中，受流體動力學反應影響，細胞在液滴噴射過程中可能會出現橫向移動、前向移動，影響可靠性，需要用高速攝像機在5×物鏡下捕獲細胞運動的瞬態圖像，如圖4、圖5所示，以探尋決定細胞噴射及印刷效率的因素。 圖4 高速攝像機拍攝的微流體沖擊打印過程 圖5 高速攝像機拍攝的微流體沖擊打印過程 3.研究結論 該技術將在新興的生物組織打印、腫瘤分型、藥物篩選、化學結晶、基因分析等多個生化領域有廣泛應用前景。觀測儀器高速攝像機在單細胞分離階段對細胞運動瞬態圖像捕獲以及及微流體沖擊過程中的流體動力學反應機理研究上發揮著重要作用。（文章摘自：Yiming Wang, Xiaojie Wang, Tingrui Pana , Baoqing Li, Jiaru Chua,《Label-Free Single-Cell Isolation Enabled by Microfluidic Impact Printing and Real-Time Cellular Recognition》）。
(文章來源于儀器網)
