[发明专利]一种基于光学拉伸和光纤干涉传感技术的癌细胞检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及癌细胞检测技术领域，具体涉及一种基于光学拉伸和光纤干涉传感技术的癌细胞检测方法。

背景技术

癌症对人类健康和生命的威胁很大。全世界每年约有上千万人新患癌症或死于癌症。许多癌症初发时没有病状，一旦发展到中晚期，将错过最佳治疗时期，因此早期诊断、早期治疗尤为重要。目前肿瘤的检测主要依靠手术和切片，将活体组织从体内取出，放到显微镜下观察，如果发现癌细胞，则确诊为癌症。这种方式的缺点一是病人痛苦比较大，二是费用较高。过去通常利用影像学方法检测癌症，如X光、B超和CT等，还有直接手术或做病变组织穿刺活检等方法，但很难对肿瘤做出早期诊断，且对人体有较大伤害。而且目前的方法很难检测出治疗后的残余癌细胞。因此，发展无伤害、灵敏精确、低成本的癌细胞检测方法迫在眉睫。

流式细胞术(FCM)采用流式细胞仪对细胞悬液进行快速分析，通过对流动液体中排列成单列的细胞进行逐个检测，得到该细胞的光散射和荧光指标，以此达到分选癌细胞的目的。其检测速度快、测量准确，是目前临床检测某些癌细胞的常用方法。但是流式细胞仪在检测和分选细胞之前需要制备荧光素标记抗体，并且对细胞进行染色，操作过程比较复杂。抗体和流式细胞仪均非常昂贵。

2007年Cross等人通过原子力显微镜(AFM)发现癌细胞的表面弹性比正常细胞柔软70％，详见Nature Nanotechnology，2(12)，780-783(2007)。他们利用该方法证实肺癌、乳癌、胰腺癌、肝癌等多种细胞癌变后变得柔软的多。正常细胞发生癌变后，形状和内部结构会随之发生改变，癌细胞因此变得更软。因此可以通过检测细胞弹性或细胞形变来检测癌细胞。

Guck等人曾提出一种光纤双光束光镊(即Optical Stretcher)，采用两束相对传输的、略微发散的激光束形成光阱，用于捕获并拉伸单个活细胞，详见Phys.Rev.Lett.84(23)，5451-5454(2000)。光纤双光束光镊与传统的单光束光镊相比，有两个优点。第一，由于激光束略微发散，作用于细胞的能量密度不高，减小了对活细胞的破坏。第二，双光束光镊可以方便的拉伸细胞，避免了单光束光镊中在细胞表面固定微珠的步骤。然而，Guck等人采用显微成像方法检测细胞的尺寸和形变，测量精度有限。在确定细胞尺寸的过程中，细胞与缓冲液的边界比较模糊，致使测量精度受到一定限制。采用显微成像方法研究尺寸较小的细胞时，精确测量细胞的形变存在难度。而光纤干涉传感技术可以高精度的检测细胞形变引起的光程差，即：当细胞被双光束光镊拉伸后产生形变，细胞沿光轴方向的光程差会发生变化，从而引起干涉仪输出光谱的条纹移动。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种基于光学拉伸和光纤传感技术的癌细胞检测方法，该方法根据癌细胞和正常细胞的弹性模量不同，通过测量细胞被拉伸后产生的光程变化来区分癌细胞和正常细胞。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种基于光学拉伸和光纤干涉传感技术的癌细胞检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

①设置采样区：在一块玻璃基板上加工两条相互交叉垂直的微槽，一条为待测细胞的悬浮液的采样通道，另一条用来固定光纤并形成光纤光镊，光纤端面之间的采样通道区域为采样区；

②捕获待测细胞：通过进样针或注射泵将细胞悬浮液注射进采样通道，使细胞悬浮液中的细胞单个通过采样区，通过光纤双光束光镊将细胞捕获，此时光纤光镊的激光器的功率P₀较小，细胞的形变忽略；

③测量光谱：功率为P₀时采用光纤干涉传感技术测量反射光谱或透射光谱的干涉条纹；

④拉伸待测细胞：增加光纤光镊的激光器的功率至P_i，使细胞在光轴方向被拉伸；

⑤测量条纹漂移量：在激光功率为P_i时重复步骤③，并计算出某一级干涉条纹的漂移量，根据条纹漂移量的大小来判断待测细胞是否为癌细胞。