流式細(xì)胞儀是進(jìn)行流式細(xì)胞分析的儀器,集電子、計算機、激光、流體理論于一體,被譽為試驗室的“CT”。
流式細(xì)胞術(shù)(Flow CytoMeter, FCM)是一種在功能水平上對單細(xì)胞或其他生物粒子進(jìn)行定量分析和分選的檢測手段;
它可高速分析上萬個細(xì)胞,并能同時從一個細(xì)胞中測得多個參數(shù),與傳統(tǒng)熒光鏡檢查相比;
具有速度快、精度高、準(zhǔn)確性好等優(yōu)點,成為當(dāng)代zui先進(jìn)的細(xì)胞定量分析技術(shù)。
工作原理
將待測細(xì)胞染色后制成單細(xì)胞懸液。
用一定壓力將待測樣品壓入流動室,不含細(xì)胞的磷酸緩沖液在高壓下從鞘液管噴出,鞘液管入口方向與待測樣品流成一定角度;
這樣,鞘液就能夠包繞著樣品高速流動,組成一個圓形的流束,待測細(xì)胞在鞘液的包被下單行排列,依次通過檢測區(qū)域。
流式細(xì)胞儀通常以激光作為發(fā)光源。
經(jīng)過聚焦整形后的光束,垂直照射在樣品流上,被熒光染色的細(xì)胞在激光束的照射下,產(chǎn)生散射光和激發(fā)熒光。
這兩種信號同時被前向光電二極管和90°方向的光電倍增管接收。
光散射信號在前向小角度進(jìn)行檢測,這種信號基本上反映了細(xì)胞體積的大小;熒光信號的接受方向與激光束垂直;
經(jīng)過一系列雙色性反射鏡和帶通濾光片的分離,形成多個不同波長的熒光信號。
這些熒光信號的強度代表了所測細(xì)胞膜表面抗原的強度或其核內(nèi)物質(zhì)的濃度;
經(jīng)光電倍增管接收后可轉(zhuǎn)換為電信號,再通過A/D轉(zhuǎn)換器,將連續(xù)的電信號轉(zhuǎn)換為可被計算機識別的數(shù)字信號。
計算機把所測量到的各種信號進(jìn)行計算機處理,將分析結(jié)果顯示在計算機屏幕上,液可以打印出來;
還可以數(shù)據(jù)文件的形式存儲在硬盤上以備日后的查詢或進(jìn)一步分析。
檢測數(shù)據(jù)的顯示視測量參數(shù)的不同由多種形式可供選擇。
單參數(shù)數(shù)據(jù)以直方圖的形式表達(dá),其X軸為測量強度,Y軸為細(xì)胞數(shù)目。
一般來說,流式細(xì)胞儀坐標(biāo)軸的分辨率有512或1024通道數(shù),這視其模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率而定。
對于雙參數(shù)或多參數(shù)數(shù)據(jù),既可以單獨顯示每個參數(shù)的直方圖;
也可以選擇二維的三點圖、等高線圖、灰度圖或三維立體視圖。
細(xì)胞的分選是通過分離含有單細(xì)胞的液滴而實現(xiàn)的。
在流動室的噴口上配有一個超高頻電晶體,充電后振動;
使噴出的液流斷裂為均勻的液滴,待測定細(xì)胞就分散在這些液滴之中。
將這些液滴充以正負(fù)不同的電荷,當(dāng)液滴流經(jīng)帶有幾千伏特的偏轉(zhuǎn)板時;
在高壓電場的作用下偏轉(zhuǎn),落入各自的收集容器中,不予充電的液滴落入中間的廢液容器,從而實現(xiàn)細(xì)胞的分離。
1、1934年,Moldavan使懸浮的紅細(xì)胞從一個毛細(xì)玻璃管中流過,每個通過的細(xì)胞可被一個光電裝置記錄下來。這就是流式細(xì)胞儀的雛形。
2、1965年,Kamentsky用紫外吸收和可見光散射兩個參數(shù)同時測量未染色細(xì)胞,給出細(xì)胞中核酸的含量和細(xì)胞大小。奠定了多參數(shù)流式細(xì)胞測量的基礎(chǔ)。
3、1967年,Van Dilla和Los Alamos采用了層流流動室和氬激光器,開發(fā)出了液流束、照明光軸、檢測系統(tǒng)三者相互垂直的流式細(xì)胞儀。這成為目前各種流式細(xì)胞儀的基礎(chǔ)。
4、1969年,F(xiàn)ulwyler利用靜電墨水噴射液滴偏轉(zhuǎn)技術(shù),建立了流式細(xì)胞分選術(shù)。Ehrlich和Wheeless利用飛點掃描技術(shù)和縫掃描技術(shù)使零分辨率的流式細(xì)胞儀變成了低分辨率的流式細(xì)胞儀。
5、20世紀(jì)70年代,隨著Kohler和Milstein成功提出了單克隆抗體技術(shù)和熒光標(biāo)記技術(shù),為特異研究和分析細(xì)胞奠定了良好的基礎(chǔ)。
6、1973年,美國BD公司和美國斯坦福大學(xué)合作,研制開發(fā)并生產(chǎn)了世界上第一臺商用流式細(xì)胞儀FACS I。
7、20世紀(jì)80年代,流式細(xì)胞儀的數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示、分析日趨完善,隨著樣品制備方法的增加,新的熒光染料和細(xì)胞標(biāo)記物的出現(xiàn),使流式細(xì)胞儀的應(yīng)用范圍逐漸擴大。
8、20世紀(jì)90年代,與之配套的標(biāo)本制備儀和自動進(jìn)樣器的問世,以及適合臨床應(yīng)用的單克隆抗體的增加,使流式細(xì)胞儀逐漸從科研單位進(jìn)入醫(yī)院的中心實驗室和檢驗科,成為現(xiàn)代化的臨床檢驗儀器的一部分。