单细胞双光子拉曼识别与精准分选仪及其分选方法技术

本发明专利技术提供单细胞双光子拉曼识别与精准分选仪及其分选方法，包括：脉冲激光器、激光控制单元、样品台、拉曼光谱单元、细胞分选单元、样品池、细胞接收单元；实现复杂环境单细胞的拉曼光谱激发与探测、低热损伤的单细胞精准分选；使用脉冲激光激发拉曼信号、分选单细胞；能够有效控制拉曼光谱的激发范围处于单细胞范围内，提升拉曼特异性识别的准确性；同时降低单细胞精准分选过程产生的热效应，提升分选细胞的活性。实现单细胞的特异性识别与精准分选，服务单细胞研究，结构设计科学，工作安全可靠，操作简便，易于推广。易于推广。易于推广。

【技术实现步骤摘要】
单细胞双光子拉曼识别与精准分选仪及其分选方法


[0001]本专利技术属于细胞拉曼识别与分选
，尤其是单细胞双光子拉曼识别与精准分选仪及其分选方法。

技术介绍

[0002]细胞是生命的基本单位，世界上不存在相同的两个细胞，即使是同一生物体的同一细胞种群中的细胞之间也存在差异；只有从单细胞层面开展生物学研究，才能透析生命的本质，而单细胞研究的前提，是单细胞的特异性识别与精准分选。
[0003]作为特异性的光学识别方式，拉曼光谱已经广泛应用在肿瘤组织、土壤微生物、病原菌鉴定等领域中细胞的种类分析，是极具潜力的单细胞特异性识别技术。具体地，在激光激发下，生物分子会发生分子振动，散射激发激光，发射出拉曼光谱信号。
[0004]受光学衍射极限影响，通常情况下受到激光激发的区域会大于一个细胞的尺寸空间，导致目标细胞周围其他细胞、物质同样会受到激发产生拉曼信号，干扰对目标单细胞的特异性识别。
[0005]另一方面，激光诱导向前转移技术已经大量用于单个细胞的精准分选。具体地，激光通过光热作用，定点定位弹射金属薄层，实现特定位置单细胞的精准分选。在此过程中，细胞受到强烈的热作用，分选细胞的活性受到严重影响，生物学意义大打折扣。

技术实现思路

[0006]为了克服上述技术不足，本专利技术提供一种单细胞双光子拉曼识别与精准分选仪及其分选方法，实现复杂环境单细胞的拉曼光谱激发与探测、低热损伤的单细胞精准分选；同时使用脉冲激光器(如皮秒激光器、飞秒激光器等可实现双光子的激光激光器)激发拉曼信号、分选单细胞；能够有效控制拉曼光谱的激发范围处于单细胞范围内，提升拉曼特异性识别的准确性；同时降低单细胞精准分选过程产生的热效应，提升分选细胞的活性。实现单细胞的特异性识别与精准分选，服务单细胞研究。
[0007]单细胞双光子拉曼识别与精准分选仪及其分选方法，其中：
[0008]单细胞双光子拉曼识别与精准分选仪，包括：
[0009]脉冲激光器、激光控制单元、样品台、拉曼光谱单元、细胞分选单元、样品池、细胞接收单元；
[0010]进一步的，所述脉冲激光器用于输出脉冲激光；
[0011]进一步的，所述激光控制单元用于接收所述脉冲激光器输出的脉冲激光，并控制所述脉冲激光耦合进入所述拉曼光谱单元和细胞分选单元；
[0012]作为一种举例说明，所述激光控制单元可以控制所述脉冲激光的频率、功率、波长、脉冲宽度；还可以控制所述脉冲激光的光斑形状、尺寸以及光束数量。
[0013]作为一种举例说明，所述脉冲激光耦合进入所述拉曼光谱单元的激光，通过拉曼光谱单元的聚焦结构输出，作为激发激光；
[0014]作为一种举例说明，所述脉冲激光耦合进入细胞分选单元，作为分选激光，用于目标细胞的分选操作；
[0015]进一步的，所述样品台与所述拉曼光谱单元电信号连接，用于接收所述拉曼光谱单元输出的识别结果，所述样品台通过自身位移，调整所述拉曼光谱单元输出的激发激光的焦点落在样品池中的位置；并通过所述识别结果再次移动样品台，调整所述细胞分选单元输出的分选激光聚焦在与目标细胞对应的样品池位置；
[0016]作为一种举例说明，所述样品台具有一个或者多个移动维度；所述样品台的移动精度区间为：1纳米至1微米之间；
[0017]作为一种优选举例说明，所述样品台的移动精度区间为：1纳米至100纳米之间；
[0018]进一步的，所述拉曼光谱单元，用于输出激发激光，激发样品的拉曼信号，随后收集样品的拉曼光谱信号；通过分析样品的拉曼光谱信号，判断所述样品是否为目标细胞；所述拉曼光谱单元在分析目标细胞时，可以得出识别结果，并将识别结果输出至所述样品台；所述识别结果包括：目标细胞的尺寸、形状以及位置；
[0019]作为一种举例说明，所述拉曼光谱单元包括：光学显微成像模块；
[0020]进一步的，所述细胞分选单元位于所述样品台上方悬空处，可基于激光诱导向前转移分选方法分选目标细胞；
[0021]进一步的，所述样品池设置在所述样品台下方，用于装载待分选样品；
[0022]进一步的，所述细胞接收单元设置在所述样品池的下方，用于接收目标细胞；
[0023]单细胞双光子拉曼识别与精准分选仪的分选方法，包括：
[0024]步骤一、将样品载入样品池，将所述样品池固定在样品台上；
[0025]步骤二、开启脉冲激光器，输出脉冲激光；
[0026]步骤三、激光控制单元控制所述脉冲激光耦合为两路激光，一路输入至拉曼光谱单元，作为激发激光，一路输入至细胞分选单元，作为分选激光；
[0027]步骤四、控制样品台的移动，使得所述激发激光的焦点落在样品池中样品所在位置；
[0028]步骤五、所述拉曼光谱单元以超越衍射极限的分辨率激发、采集、识别样品池中样品的拉曼光谱信号，从样品中分析得到目标细胞的识别结果，并将识别结果输出给样品台；
[0029]作为一种举例说明，所述识别结果还包括：目标细胞的尺寸、形状、位置以及种类；
[0030]步骤六、所述样品台根据所述识别结果再次移动，调整所述细胞分选单元输出的分选激光聚焦在与目标细胞对应的样品池位置，基于激光诱导向前转移分选方法分选目标细胞；
[0031]作为一种举例说明，与其他类型分选激光相比，使用脉冲激光耦合后产生的分选激光，其热效应更低，保证了稳定的分选效果的同时，降低了热效应对目标细胞的损伤；
[0032]步骤七、细胞接收单元与所述细胞分选单元及样品池配合，实现对目标细胞的接收；
[0033]本专利技术的有益效果：
[0034]本专利技术基于非线性效应，脉冲激光能够以超越衍射极限的分辨率激发拉曼信号，其作用范围可控制在单细胞的尺寸范围内，完全能够用于细胞群中单细胞拉曼信号的激发。
[0035]脉冲激光的脉冲宽度极短，持续时间远远小于金属薄层发生热效应的时间，能够抑制热效应。使用脉冲激光做为激光源，用于激光诱导向前转移分选单细胞，能够明显降低细胞受热，提升分选单细胞的活性。
[0036]本专利技术结构设计科学，工作安全可靠，操作简便，易于推广。
附图说明
[0037]图1是本专利技术单细胞双光子拉曼识别与精准分选仪的整体结构示意图
具体实施方式
[0038]下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细说明。
[0039]详见图1所示，单细胞双光子拉曼识别与精准分选仪及其分选方法，其中：
[0040]单细胞双光子拉曼识别与精准分选仪，包括：脉冲激光器101、激光控制单元102、样品台103、拉曼光谱单元104、细胞分选单元105、样品池106、细胞接收单元107；
[0041]进一步的，所述脉冲激光器101用于输出脉冲激光；
[0042]进一步的，所述激光控制单元102用于接收所述脉冲激光器101输出的脉冲激光，并控制所述脉冲激光耦合进入所述拉曼光谱单元104和细胞分选单元105；
[0043]作为一种举本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.单细胞双光子拉曼识别与精准分选仪，其特征在于，包括：脉冲激光器、激光控制单元、样品台、拉曼光谱单元、细胞分选单元、样品池、细胞接收单元；所述脉冲激光器用于输出脉冲激光；所述激光控制单元用于接收所述脉冲激光器输出的脉冲激光，并控制所述脉冲激光耦合进入所述拉曼光谱单元和细胞分选单元；所述脉冲激光耦合进入所述拉曼光谱单元的激光，通过拉曼光谱单元的聚焦结构输出，作为激发激光；所述脉冲激光耦合进入细胞分选单元，作为分选激光，用于目标细胞的分选操作；所述样品台与所述拉曼光谱单元电信号连接，用于接收所述拉曼光谱单元输出的识别结果，所述样品台通过自身位移，调整所述拉曼光谱单元输出的激发激光的焦点落在样品池中的位置；并通过所述识别结果再次移动样品台，调整所述细胞分选单元输出的分选激光聚焦在与目标细胞对应的样品池位置；所述拉曼光谱单元，用于输出激发激光，激发样品的拉曼信号，随后收集样品的拉曼光谱信号；通过分析样品的拉曼光谱信号，判断所述样品是否为目标细胞；所述拉曼光谱单元在分析目标细胞时，可以得出识别结果，并将识别结果输出至所述样品台；所述细胞分选单元位于所述样品台上方悬空处，可基于激光诱导向前转移分选方法分选目标细胞；所述样品池设置在所述样品台下方，用于装载待分选样品；所述细胞接收单元设置在所述样品池的下方，用于接收目标细胞。2.根据权利要求1所述的单细胞双光子拉曼识别与精准分选仪，其特征在于，所述激光控制单元可以控制所述脉冲激光的频率、功率、波长、脉冲宽度；还可以控制所述脉冲激光的光斑形状、尺寸以及光束数量。3.根据权利要求1所述的单细胞双光子拉曼识别与精准分选仪，其特征在于，所述样品台具...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，洪喜，李航，肖东洋，李备，王楠，
申请(专利权)人：长春长光辰英生物科学仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：