[发明专利]一种生理环境下细胞密度测算方法

说明书

本发明公开一种生理环境下细胞密度的测算方法，采用全息光镊技术操控细胞，微流控系统保证液体电介质的电导率和介电常数适合细胞生理环境下的培养液的电导率和介电常数的要求，实现了生理环境下活体单细胞的质量和密度测算。通过全息光镊技术操控细胞旋转，利用显微视觉方法获取细胞的三个轴向的半径，实现细胞体积估算，因此对细胞受到的粘滞阻力的测算更精确，提高了细胞密度测算的精度。全息光镊配合微流控芯片设计可以实现高通量多细胞密度同时并行测量，提高了测量效率。

技术领域

本发明涉及细胞量化分析领域，尤其涉及一种生理环境下细胞密度测算方法。

背景技术

现有技术中，细胞量化分析主要是以下几种方法：

1、悬浮微通道谐振(suspended microchannel resonator,SMR)是将微流体通道集成到微悬臂谐振器内部，当细胞经过微流体通道，其质量会改变悬臂的振动频率，通过测量悬臂振动频率变化可获得单个细胞的质量。称重细胞的方式有两种，一种是使用压电晶体的强烈激励以大幅度振荡SMR，使SMR内的颗粒产生明显的离心力。当离心力克服粘滞阻力时，颗粒可以被捕获在SMR的U形转弯附近；另一种是减小驱动振幅来减小惯性力，在粒子连续流过SMR时称重。

2、空间光干涉显微技术(spatial light interference microscopy,SLIM)是一种高灵敏度的定量相位成像技术，结合了Zernike的相差显微技术和Gabor的全息技术，可快速地产生无斑点高精度的定量相位图像，再利用活细胞积累的光学相移与细胞的干质量成线性比例关系，可准确地测量细胞的干质量。

3、基座共振传感(pedestal resonant sensor,PRS)的测量原理与SMR类似，是通过估计传感器在空载和载荷时的谐振频率偏移来测量细胞的质量。不同的是，基座共振传感器采用由四个弹簧悬挂的矩形平台组成的结构，大大缓解了SMR这类基于悬臂结构而导致的质量灵敏度不均匀的问题，但同时由于振动基座在流体中的阻尼较高，导致了传感器的灵敏度远低于悬浮微通道谐振方法。

4、基于光诱导介电泳方法(Optically Induced Electrokinetics，OEK)是在光诱导介电泳平台上通过测算细胞在液体中的动力学特性估算细胞的质量。

但上述方法存在如下不足之处：

悬浮微通道谐振：由于制造工艺复杂且细胞必须被捕获并通过谐振器，该项技术不太适用于需要同时测量多个细胞质量的情况。

空间光干涉显微技术：该方法对细胞的干质量直接测量，受限于其复杂的映射过程，不能对细胞在正常生理环境下的质量进行测量。

基座共振传感方法：制造工艺复杂，不能同时测量多个细胞质量，测量效率较低。

基于光诱导介电泳方法：由于光诱导介电泳对液体电介质的电导率和介电常数要求较敏感，而细胞生理环境下的培养液的电导率和介电常数不能满足光诱导介电泳的要求，因此，基于光诱导介电泳方法无法实现生理环境下活体单细胞的质量和密度测算。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生理环境下细胞密度测算方法，旨在解决现有细胞量化分析方法成本高、操作复杂、不能在正常生理环境下对细胞进行密度测算的问题。

本发明的技术方案如下：

一种生理环境下细胞密度测算方法，其中，包括步骤：

将微流控芯片放置到全息光镊系统的显微镜载物台上，并将含有待测细胞的培养液注入到所述微流控芯片中；

调制所述全息光镊系统的入射光线，使所述激光通过显微物镜在所述微流控芯片上聚焦并形成光阱；