[发明专利]一种基于光谱的细胞培养悬液pH值检测方法

说明书

本发明公开了一种基于光谱的细胞悬液pH值测量方法，本发明方法在细胞培养悬液中添加可随着悬液pH值变化而改变颜色的酸碱指示剂，然后利用透射光谱测量细胞悬液颜色，进而测定悬液pH值。本发明解决了电极式pH计不适合用于细胞培养悬液pH值检测的问题，该方法还能够有效排除细胞密度对pH值测量结果的干扰，实现细胞悬液pH值的高精度测量。

技术领域

本发明属于生物信息检测领域，具体涉及一种pH值检测方法，尤其涉及一种基于光谱的细胞培养悬液pH值检测方法。

背景技术

pH值是悬浮细胞培养过程中培养悬液重要的环境检测指标。pH计是指用来测定溶液酸碱度值的仪器。工业生产中的pH计是利用原电池的原理工作的。根据能斯特定律，原电池两个电极间的电动势和溶液中氢离子浓度之间存在对应关系，而氢离子浓度的负对数即为溶液pH值。然而，使用电极式pH计进行测量前，需使用蒸馏水冲洗电极，并擦拭残余水之后进行测量。使用电极式pH计进行测量后，需将复合电极浸泡在KCL中性溶液中，防止复合电极内部离子丢失。电极式pH计的使用方式决定它不能长期浸泡在细胞悬液中，因此，传统的电极式pH计不适合用于细胞培养悬液pH值检测。

因此，本领域亟需研发一种新的适用于细胞培养悬液的pH值检测方法。

光谱测量法可对样品进行无损、非接触式光谱测量，再利用测量得到的光谱信息推算样品性质，是近几年出现的新一代非接触式高精度样品信息测量技术。由于基于高稳定性宽谱光源下丰富的光谱信息进行分析，光谱测量法的测量精准度远高于荧光强度等简单测量方法。

目前，尚未有采用光谱测量法检测细胞培养悬液pH值的相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于光谱的细胞培养悬液pH值检测方法，以解决电极式pH计不适合用于细胞培养悬液pH值检测的问题；此外，本发明还解决的技术问题有：（1）基于光谱的细胞培养悬液的颜色值获取。（2）细胞培养悬液颜色检测中细胞密度对测量干扰的排除。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于光谱的细胞培养悬液pH值检测方法，该方法为：首先在细胞培养悬液中添加可随着悬液pH值变化而改变颜色的酸碱指示剂，然后利用透射光谱测量悬液颜色，进而测定悬液pH值。

所述细胞培养悬液是悬浮细胞培养过程中得到的溶液。所述酸碱指示剂是一类结构较复杂的有机弱酸或有机弱碱，它们在溶液中能部分电离成指示剂的离子和氢离子（或氢氧根离子），并且由于结构上的变化，它们的分子和离子具有不同的颜色，因而在pH不同的溶液中呈现不同的颜色。酸碱指示剂可以随着溶液pH值的变化而改变颜色，例如对-硝基酚、百里酚酞、α-萘酚酞、甲酚红、溴酚蓝、百里酚蓝等，甲基橙等等。

作为本发明优选的技术方案，该方法包括以下步骤：

步骤1，将含有酸碱指示剂的细胞培养悬液作为待测悬液放入光程固定的光学容器中，使用光源照射待测悬液，用光谱仪接收并测得透射光谱；

步骤2，考虑细胞密度对透射光谱的影响，对透射光谱进行校正；步骤3，根据校正后的透射光谱通过色彩转换模型转换得到CIE1976L*a*b*色彩模型的明度L*值、色度a*值、色度b*值；用于非自照明的颜色空间，叫做CIE 1976L*a*b*色彩模型，或者叫做CIE LAB。CIE 1976L*a*b*色彩模型使用的坐标叫做对色坐标(opponent color coordinate)， CIE1976L*a*b*色彩模型使用b*，a*和L*坐标轴定义CIE颜色空间。其中，L*值代表光亮度或明度，其值从0（黑色）到100（白色）。b*和a*代表色度坐标，其中a*代表红-绿轴，b*代表黄-蓝轴，它们的值从0到10。a*=b*=0表示无色，因此L*就代表从黑到白的比例系数。

步骤4，根据已进行参数优化求取的岭回归模型计算pH值。