微流控流式细胞仪作为细胞分析领域的革新性工具,通过微米级流体通道与高精度检测系统的协同,实现了对单细胞的快速、精准分析,其核心技术贯穿流体聚焦、光学检测与信号处理全链条。
流体聚焦技术是微流控流式细胞仪的基础。利用微通道的层流特性,通过鞘液包裹与流速差控制,将细胞悬液聚焦成单细胞流。例如,微毛细管技术通过负压区形成稳定的单细胞上行流,确保每个细胞独立通过检测区域,最小样本量可低至1000个细胞,且运行8小时仅产生50ml废液。此外,声电泳(AP)、介电泳(DEP)等主动聚焦技术进一步提升了细胞排列的精确性,为后续检测提供稳定信号源。
光学检测系统是细胞信息获取的关键。激光束垂直照射单细胞流,产生前向散射光(FSC)和侧向散射光(SSC),分别反映细胞大小和内部颗粒度。同时,系统集成多色荧光检测模块,通过带通滤光片精准匹配荧光染料激发/发射光谱,结合光电倍增管(PMT)或CMOS传感器,实现多参数同步检测,单细胞分析参数可达数十个。
单细胞高通量检测则依赖于微流控芯片的并行化设计。液滴微流控技术通过将细胞包裹在纳升级微滴中,实现成千上万个细胞的平行分析。例如,Drop-seq技术每秒可产生1000个微滴,每个微滴体积仅1nL,显著降低试剂成本。此外,阵列式并行通道设计支持每小时处理超50个样本,分选10⁶个细胞仅需10分钟,分离纯度达95%-99.9%,回收率超90%。
这些技术的融合使微流控流式细胞仪在稀有细胞检测、床旁诊断及资源有限地区推广中展现出显著优势,成为精准医疗与生物医学研究的重要工具。