流式细胞术和细胞分选应对挑战

 

 

流式细胞术或者荧光激活细胞分选术（FACS），是一项发展于19世纪60年代的技术，可以从复杂混合物中分选和收集活细胞。第一套FACS系统使用汞弧光源，只能测量荧光强度这一个参数。

 

按照如今的标准来看，当时的数据存档显得简单粗糙，仪器每分钟仅能处理75-100,000个细胞。随着计算、数据存储和分析技术的出现，以及随后几十年来激光器和光学技术的重大发展，流式细胞仪已成为现代临床实验室的中流砥柱。从分子生物学、免疫学到海洋科学，细胞计数术已经在各种各样的领域中得到广泛应用。现如今仪器每分钟可以处理数百万个细胞。

 

流式细胞仪内部有三个主要系统。流体系统将液流中的样本颗粒传输到光源。光学系统是仪器的核心，其包含液流中的粒子通过时照射它们的激光器，并且这些粒子也会散射激光光强。粒子上荧光分子发出的荧光会被精心放置的透镜检测到，滤光片和分束片再将这些光信号引导到相关的探测器。每个粒子上的数据都会被收集，然后根据其荧光和光散射属性确定那些粒子的特性。最后，电子系统会将检测到的光信号转换为计算机可以处理的电脉冲。

 

 

激光器和光学元件的选择对流式细胞仪的可靠性至关重要，质量不好或者有故障的激光器会损害数据的完整和可靠性，造成错误的临床决策，进而将直接影响疾病的诊断。而低性能的光学元件可能会降低信噪比，从而得到不可信赖的结果。设计合理的光学系统可以将这些风险降到最低，并使仪器长期可靠地运行。

 

流式细胞术面临的挑战

 

如今的流式细胞仪必须满足用户对数据准确度、高通量和高可靠性的要求，特别是对于临床实验室。一些高端型号仪器激光器数量高达6个，有高度复杂的光学系统，且光学系统必须得到正确的对准、校准和管理，特别是在操作仪器期间。仪器内的各种系统和机电组件必须完美地协同工作，才能应对流式细胞术中一些最紧迫的挑战：

 

 

●流式细胞仪的小型化（因为POC分析需求增大）；

 

●更高的分辨率和灵敏度；

 

●扩展应用空间到其他领域，如干细胞研究；

 

●对错误读数、组件故障和停机时间的零允差。

 

此外，生命科学领域日益增多的研究活动正在使得先进技术如药物开发对流式细胞仪的需求越来越大。在亚洲，诸如艾滋病和癌症等疾病流行率的不断上升正促使这些仪器成为主流需求，这也给制造商带来成本方面的压力。随着流式细胞仪越来越多地被采用，仪器的易用性以及直观的数据生成和解释也被强烈关注。

 

用于流式细胞术和细胞分选的光学技术解决方案

 

1.生物仪器用激光器

 

流式细胞仪中使用的激光器质量会直接影响仪器性能和产品寿命。优质的激光器能提高仪器的分辨率和灵敏度，同时降低总体购置成本。激光器的质量可以使人放心地去相信所生成数据是准确可靠的，这在癌症诊断等场景中至关重要。

 

Spectra-Physics提供最广泛的激光器产品选择，包括顶尖的超快激光器、CW和脉冲紫外激光器。我们的激光器在全球拥有超大的安装量，具有出色的稳定性和可靠性。我们提供极其紧凑的脉冲紫外激光器（各种尺寸可选）以及先进的超快激光器，可应用于具有挑战性的生物成像、医疗和药学应用。

 

2.纳米级运动控制

 

样品在激光器面前经过时，正确定位可以最大程度地降低错误读数或丢失读数的风险。运动控制解决方案包括各种各样标准的和定制产品，我们的压电式精密运动产品可提供卓越的稳定性和精确的、小到30nm距离的移动。此外，我们超大的全球装机量以及针对线性和旋转等位移台的强大定制能力，确保我们即使在最苛刻的客户需求下也能提供合适的产品。

 

3.光学组件

 

流式细胞仪中的光学组件包括光源、光学元件、滤光片、反射镜、安装座等，是仪器中最关键的部分之一。根据仪器的复杂性和客户要求，通常需要设计一套完整的光学系统，这包括诸多挑战，诸如将所有组件安装在一个较小的区域，正确地对准、校准，同时控制光源以避免任何不必要的光路偏差。

 

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