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细胞分选器

点击次数:38 日期:2019/8/12 16:48:45

  

细胞分选器

 

   细胞分选器可使被指定的细胞从细胞群体中分离出来。流式细胞术所测定的任何参数都可作为流式细胞分选器选定细胞的依据,而且被选出来的细胞的均一性与所测参数有关。

   在以上所述的流式细胞测量术中,如果能够把喷出来的液柱破坏成一连串小水滴,并对带有指定特性细胞的液滴充电。当此带电液滴通过静电场时发生偏转,落入收集器中。于是完成了分选。为此,需要有形成水滴、快速决定细胞是否应被分选的逻辑电路,以及充电电路等部分。下面分别介绍各主要部分。

小水滴的形成

   为使细胞分选的质量较高,首先要求能形成稳定的水滴。安装在流动室上的压电晶体加有每秒数万周的电信号,于是压电晶体带动流动室一起振荡。液流从喷孔出来后,需要经过一段距离才被破坏形成水滴。这段距离大约1020个波长,测量区应尽量靠近喷嘴以避免受振动干扰。

通常,在这样一个系统中液流喷出的速度大约810/秒,如喷孔直径50um,当压电晶体上所加的信号频率为40khz时,两个水滴间的距离即波长为250um。由于实际上液流束的直径比喷孔直径略大一些,所以形成稳定水滴的条件经修改后可由下式表示:

F=v/4.5d

式中f是电信号频率,V是液流速度,D是喷孔直径。如果孔径是70um,相应的电信号频率约28khz左右最合适,大于100um的喷嘴不适用于分选细胞,当分选较大细胞时,应重新设计而不能单纯更换喷嘴。

     以上讨论中,喷嘴的振动频率也就是每秒钟产生水滴的数目,喷嘴直径50um时,信号频率为40khz,即每秒钟产生4万个水滴,若每秒钟流出的细胞是1000个,则平均每4G个水滴中只有一个水滴是有细胞的,其他皆为空白,可见被分选的细胞数仅占每秒钟形成水滴中的一个很小的部分。

水滴的充电与偏转

当水滴从流束上将要断开时给整个流速充电,则水滴从流束上断开后便带有同极性的多余表面电荷。如水滴在与流束将分离时未对流束充电,则离开流束的水滴不带电荷。下落的水滴通过一对平行板电极形成静电场时,带正电荷的水滴向带负电压的电极偏转;带负电荷的水滴向带正电压的电极偏转;不带电的水滴垂直下落不改变其运动方向,这样就可用容器分别收集各种类型的水滴。用于给流束充电的电压大约是正150V或负150V,偏转板间电位差约2000V6000V

决定逻辑

 为了分选细胞,需要细胞在经过测量区时判断出哪个细胞满足了分选的条件,并产生一个逻辑信号,此信号驱动充电脉冲发生器,使之产生充电脉冲,当满足分选条件的细胞形成水滴时充电脉冲正好对它进行充电。可见,水滴充电的脉冲并不是在做出分选决定时立即产生并加到流束上的,而是当细胞达到分离点时才加上的。这一段等待时间依赖于喷孔的直径、细胞与激光束相交点的位置等因素。由细胞通过测量区到小水滴分离的时间大约为数10毫秒。这个时间称为延迟时间。从原理上说,可用单稳态振荡器产生分选所要求的时延。然而,实际上商品仪器都是用一个称为移位寄存器的数字电路产生时延,这种时延便于调整,以适应使用中的各种情况。

精确的测定延迟时间是决定分选质量的关键。延迟时间受到一系列因素的影响,例如测定所需平均延迟时间的不准确性,喷射液流的变化,水滴分离点的变化,细胞本身对水滴形成条件的影响等。

由于具体的分选方法在不同仪器上差异较大,故我们只能介绍一些原则,具体操作难以详述。

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