流式細胞術的實驗原理與技術特點及核心應用領域!
小楊 / 2025-04-12 09:39:32
流式細胞術(Flow Cytometry)是一種通過檢測懸浮細胞或微粒的物理和化學特性,進行快速、多參數(shù)定量分析的技術。其核心原理基于細胞在液流中單列通過檢測區(qū)時,與激光相互作用產生的光信號,結合熒光標記技術對細胞進行識別和分析。以下是其詳細實驗原理:
一、樣本制備
單細胞懸液:待測樣本(如血液、培養(yǎng)細胞、組織消化液等)需制備為單個分散的細胞懸液,避免細胞團塊干擾檢測。
熒光標記:用熒光染料偶聯(lián)的抗體或熒光探針標記目標分子(如細胞表面蛋白、胞內因子、DNA含量等)。不同熒光染料對應不同檢測通道(如FITC、PE、APC等)。
二、液流系統(tǒng)與細胞排列
鞘液與層流:樣本液被鞘液(無細胞緩沖液)包裹,通過流體動力學聚焦技術形成單細胞流。鞘液的高流速迫使細胞在流動室中排列成單列,逐個通過檢測點(類似“細胞排隊”)。
三、激光激發(fā)與光信號產生
激光照射:單列細胞流經一束或多束激光(常見波長:488nm藍激光、633nm紅激光等),細胞與激光相互作用產生兩種信號:
散射光:
前向散射光(FSC):反映細胞大小或體積。
側向散射光(SSC):反映細胞內部復雜度(如顆粒度、核形)。
熒光信號:細胞上的熒光標記被激發(fā)后發(fā)射特定波長的熒光,反映目標分子的表達水平(如CD3、CD4等抗原)。
四、信號檢測與分選
光學系統(tǒng):
光電檢測器:散射光由光電二極管(FSC)和光電倍增管(SSC/熒光)接收。
濾光片系統(tǒng):通過分光鏡和帶通濾光片分離不同波長的熒光信號(如FITC:530/30nm,PE:575/26nm)。
數(shù)據(jù)轉換:光信號轉換為電信號,經數(shù)字化處理后生成數(shù)值(如熒光強度、散射光強度)。
細胞分選(可選):在流式分選儀(FACS)中,通過液滴充電和偏轉電場分離目標細胞。
五、數(shù)據(jù)分析
多參數(shù)分析:通過軟件(如FlowJo、BD FACSDiva)對數(shù)據(jù)進行可視化(散點圖、直方圖、等高線圖等),結合設門(Gating)策略區(qū)分細胞亞群。
例如:通過FSC/SSC區(qū)分活細胞與碎片,通過CD4+/CD8+熒光標記分析T細胞亞群。
六、核心應用領域
免疫表型分析:如淋巴細胞亞群(CD4+、CD8+ T細胞)檢測。
細胞功能研究:胞內細胞因子、鈣離子濃度、細胞凋亡(Annexin V/PI)檢測。
DNA含量與細胞周期分析:碘化丙啶(PI)標記DNA分析G0/G1、S、G2/M期。
稀有細胞分選:如干細胞、循環(huán)腫瘤細胞(CTC)分選。
七、技術特點
高通量:每秒可檢測數(shù)千至上萬個細胞。
多參數(shù):同時檢測多個熒光標記(現(xiàn)代儀器可達20+參數(shù))。
定量與定性結合:提供熒光強度、細胞比例、絕對計數(shù)等數(shù)據(jù)。
高靈敏度:可檢測低表達分子或稀有細胞(<0.01%)。
流式細胞術通過整合流體力學、光學、電子學和生物標記技術,實現(xiàn)了對細胞群體的精準解析,是現(xiàn)代免疫學、腫瘤學、血液學研究的重要工具。
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