一种实现血液中白血病细胞可控筛选的光纤光镊及其制备方法和光纤光镊系统技术方案

本发明专利技术涉及一种实现血液中白血病细胞可控筛选的光纤光镊及其制备方法和光纤光镊系统。本发明专利技术所述光纤光镊为前端为平端结构的抛物线型光纤探针。本发明专利技术所述光纤光镊能够实现白血病细胞的三维非接触操控，并实现混合血溶液中白血病细胞的可控筛选。

A fiber optical tweezers for the controllable screening of leukemia cells in blood and its preparation method and fiber optical tweezers system

【技术实现步骤摘要】
一种实现血液中白血病细胞可控筛选的光纤光镊及其制备方法和光纤光镊系统
本专利技术涉及细胞筛选
，具体涉及一种实现血液中白血病细胞可控筛选的光纤光镊及其制备方法和光纤光镊系统。
技术介绍
在单细胞尺度上实现混合溶液中目标细胞的可控筛选，尤其是从血溶液中萃取单个白血病细胞并用于进一步的生物医疗分析，在单细胞分析、药物开发和癌症治疗等生物技术应用领域有着潜在的重大应用。因为，比起测量整体细胞的平均响应，单细胞分析将极大利于研究人员表征单细胞的行为及不同细胞间的特异性差异。现存的筛选机制基于机理不同可分为两大类：一类利用生物荧光标记，代表为荧光激发的细胞分离技术；另一类无需特异性标记，代表为微流控技术。然而，荧光激发的细胞分离技术，需要针对细胞进行较长时间的荧光标记，且针对不同细胞所选择的标记蛋白和生物处理不同，实验要求高，技术难度大，易对细胞产生难以避免的生理损伤。因而，研究人员的关注点日益集中在使用特定的微流控技术来实现细胞的高精度定向驱动，并基于不同细胞的特性实现对混合细胞溶液的有效分离和收集。然而，微流控技术通常适用于大量细胞的集中处理，进而测量细胞群体的整体参数和生理特征。当在单细胞尺度上实现特定细胞的精准操控时，仍面临着严峻挑战。众所周知，光纤探针易于在单细胞尺度上实现针对生物细胞的三维操控，然而已报道的方案大多只能实现针对生物细胞捕获或推离的单一功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种实现血液中白血病细胞可控筛选的光纤光镊及其制备方法和光纤光镊系统。本专利技术所述光纤光镊能够实现白血病细胞的三维非接触操控，并实现混合血溶液中白血病细胞的可控筛选。本专利技术提供了一种实现血液中白血病细胞可控筛选的光纤光镊，所述光纤光镊为前端为平端结构的抛物线型光纤探针。优选的是，所述光纤探针的直径为13.2μm。优选的是，所述光纤探针前端直径在26μm的长度内由13.2μm减小至10μm，然后在6μm的长度内由10μm减小至5.6μm，前端为直径5.6μm的圆形平面。本专利技术还提供了上述技术方案所述光纤光镊的制备方法，包括以下步骤：去掉单模光纤的表面涂覆层，得到裸光纤；将裸光纤置于火焰上方进行加热，当到达光纤熔点后，沿轴向进行第一拉伸，将光纤直径拉伸至13.2μm，沿轴向进行第二拉伸并拉断，得到前端为平端结构的抛物线型光纤探针；所述第二拉伸的速度为3.5mm/s以上。优选的是，所述第一拉伸的速度为1mm/s。优选的是，所述第二拉伸的速度为4mm/s。本专利技术还提供了一种实现血液中白血病细胞可控筛选的光纤光镊系统，所述光纤光镊系统包括上述技术方案所述光纤光镊。优选的是，所述光纤光镊系统还包括激光器、六轴微调节架、二维位移台、载玻片、显微镜、电荷耦合元件和电脑。本专利技术还提供了上述技术方案所述光纤光镊系统非诊断目的的捕获白血病细胞或推离红细胞的方法，包括以下步骤：将所述光纤光镊中通入980nm的激光，置于含白血病细胞的溶液中进行捕获，或在含红细胞的溶液中进行推离，或在同时含白血病细胞和红细胞的溶液中进行捕获和推离。优选的是，所述白血病细胞包括K562细胞。本专利技术提供了一种实现血液中白血病细胞可控筛选的光纤光镊。在特定细胞筛选过程中，目标细胞需要被稳定的捕获并用以进一步的表征分析，而与此同时，其余细胞应被可控的推离光纤探针末端以避免潜在的微扰。也即，针对不同的细胞应同时集成捕获及传送的功能，以实现针对目标细胞的特异性筛选。本专利技术所述光纤光镊利用平端光纤探针，实现了从混合血溶液中对人体白血病细胞(K562细胞)的精准筛选。该方案仅使用一根光纤探针，避免了复杂的材料制备和系统集成，且有望在人体血管内实现对白血病细胞的直接筛选分离，并应用于进一步的生物医疗分析。本专利技术所述光纤光镊具有以下优点：仅使用一根具有平端结构的的抛物线型光纤探针即可筛选白血病细胞，避免了其余筛选方案对细胞的特异性荧光标记，避免了潜在的生物损伤，可操作性和推广性强；可实现单细胞尺度上对特定白血病细胞的三维精准操控，在单细胞分析及表征不同细胞间的特异性差异时具有潜在的应用；所述光纤光镊体积轻便，易于和其他表征手段进行深入集成，在操控白血病细胞的基础上可实现进一步的生物医疗分析，在临床诊断领域具有潜在的重大应用。附图说明图1为本专利技术提供的实验原理图、光纤光镊系统装置图及前端为平端结构的抛物线型光纤探针和血细胞的光学显微图片；图2为本专利技术提供的使用前端为平端结构的抛物线型光纤探针捕获并在x-y平面迁移K562白血病细胞的光学显微图片；图3为本专利技术提供的使用前端为平端结构的抛物线型光纤探针在z方向迁移K562白血病细胞的光学显微图片；图4为本专利技术提供的使用前端为平端结构的抛物线型光纤探针沿光纤轴向推离红细胞的光学显微图片；图5为本专利技术提供的使用前端为平端结构的抛物线型光纤探针在混合溶液中捕获K562白血病细胞同时推离多个红细胞的光学显微图片；图6为本专利技术提供的使用前端为平端结构的抛物线型光纤探针同时操控多个白血病细胞及从混合溶液中筛选两个白血病细胞的光学显微图片。具体实施方式本专利技术提供了一种实现血液中白血病细胞可控筛选的光纤光镊，所述光纤光镊为前端为平端结构的抛物线型光纤探针。在本专利技术中，所述光纤探针的直径优选为13.2μm。在本专利技术中，所述光纤探针前端直径优选在26μm的长度内由13.2μm减小至10μm，然后在6μm的长度内由10μm减小至5.6μm，前端为直径5.6μm的圆形平面。本专利技术还提供了上述技术方案所述光纤光镊的制备方法，包括以下步骤：去掉单模光纤的表面涂覆层，得到裸光纤；将裸光纤置于火焰上方进行加热，当到达光纤熔点后，沿轴向进行第一拉伸，将光纤直径拉伸至13.2μm，沿轴向进行第二拉伸并拉断，得到前端为平端结构的抛物线型光纤探针；所述第二拉伸的速度为3.5mm/s以上。本专利技术优选使用单模光纤(芯径：9μm，涂覆层：125μm，连接类型：FC/PC)。本专利技术优选使用光纤剥线钳去除光纤表面的缓冲层和涂覆层，并套上玻璃毛细管对其进行物理保护，防止断裂及弯曲。在本专利技术中，所述加热优选采用酒精灯进行。在所述加热开始后，优选加热1min即达到光纤的熔点。在本专利技术中，所述第一拉伸的速度优选为1mm/s，光纤直径将在2.5mm的长度内从125μm减小至13.2μm。本专利技术优选立即进行第二拉伸，所述第二拉伸的速度优选为3.5mm/s以上，更优选为4mm/s。本专利技术通过第二拉伸来将探针拉断，此时将形成一个具有平端的抛物线型探针结构。为保证探针末端是平端而不是渐变的锥形，需要在光纤探针达到熔点后立即进行拉伸，且最后的拉伸速度应大于3.5mm/s。本专利技术还提供了一种实现血液中白血病细胞可控筛选的光纤光镊系统，所述光纤光镊系统包括上述技术方案所述光纤光镊。在本专利技术中，所述光纤光镊系统还包括激光器、六轴微调节架、二维位移台、载玻片、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现血液中白血病细胞可控筛选的光纤光镊，其特征在于，所述光纤光镊为前端为平端结构的抛物线型光纤探针。/n

【技术特征摘要】
1.一种实现血液中白血病细胞可控筛选的光纤光镊，其特征在于，所述光纤光镊为前端为平端结构的抛物线型光纤探针。


2.根据权利要求1所述的光纤光镊，其特征在于，所述光纤探针的直径为13.2μm。


3.根据权利要求1所述的光纤光镊，其特征在于，所述光纤探针前端直径在26μm的长度内由13.2μm减小至10μm，然后在6μm的长度内由10μm减小至5.6μm，前端为直径5.6μm的圆形平面。


4.权利要求1～3任一项所述光纤光镊的制备方法，包括以下步骤：
去掉单模光纤的表面涂覆层，得到裸光纤；将裸光纤置于火焰上方进行加热，当到达光纤熔点后，沿轴向进行第一拉伸，将光纤直径拉伸至13.2μm，沿轴向进行第二拉伸并拉断，得到前端为平端结构的抛物线型光纤探针；
所述第二拉伸的速度为3.5mm/s以上。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宝军，刘晓帅，张垚，李宇超，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44