一种飞秒激光剥蚀质谱流式一体机及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种飞秒激光剥蚀质谱流式一体机及其使用方法，飞秒激光剥蚀质谱流式一体机包括：液路进样模块

【技术实现步骤摘要】
一种飞秒激光剥蚀质谱流式一体机及其使用方法


[0001]本专利技术属于激光剥蚀
，尤其涉及一种飞秒激光剥蚀质谱流式一体机及其使用方法
。

技术介绍

[0002]流式细胞术（
Flow Cytometry
，
FCM
）是一种生物学技术，是一种对液流中排成单列的细胞或其它生物微粒（如微球，细菌，小型模式生物等）逐个进行快速定量分析和分选的技术
。
流式细胞术能够从单细胞水平同时分析细胞样本中的基因表达和蛋白表达，还可以检测细胞活性
、
细胞周期
、
细胞凋亡
、
细胞增殖和细胞氧化等细胞功能
。
流式细胞术常规操作流程主要包括制备单细胞悬液
、
标记荧光抗体
、
流式细胞仪上机检测及数据处理等，详细参见图
1。
[0003]传统的流式细胞术传统的流式细胞仪（流式细胞术），是基于荧光的检测系统，发展了
40 多年，已经十分成熟，并被广泛的运用于从基础研究到临床实践的各个方面，涵盖了细胞生物学
、
免疫学
、
血液学
、
肿瘤学
、
药理学
、
遗传学及临床检验等领域，在各学科中发挥着重要的作用
。
[0004]流式细胞仪是利用激光作为光源产生散射光和荧光信号，并将这些信号由光电二极管或光电倍增管等检测器进行检测，从而对溶液中的单个细胞进行快速筛选和分析或对特定的细胞亚群进行分析并进行分离纯化的仪器
。
流式细胞仪的具体结构参见图
2。
[0005]流式细胞仪分析细胞的各种参数都是通过光信号来实现的
。
光信号包括了散射光信号和荧光信号
。
散射光信号可以用来反映细胞的大小和颗粒度等物理信息，包括前向角（即0角）散射（
forward scatter
，
FSC
）和侧向角散射（又称
90
角散射）（
side scatter, SSC
），一般的流式细胞仪都具有这两个通道
。
荧光信号主要包括两部分：
①
自发荧光，即不经荧光染色，细胞内部的荧光分子经光照射后所发出的荧光；
②
特征荧光，即由细胞经染色结合上的荧光染料受光照而发出的荧光，其荧光强度较弱，波长也与照射激光不同
。
荧光信号可以用来反映细胞的抗原表达等化学特性
。
荧光通道的多少则是根据流式细胞仪的不同来确定的
。
[0006]流式细胞仪（
Flow cytometer
，
FCM ）独特的单细胞分析技术，分析数百万甚至更多细胞上的多个荧光参数的能力，使得流式能够帮助我们理解复杂的生物过程
。
然而，传统流式技术在发展过程中遇到了瓶颈，同时还存在一些缺陷，主要表现为在三个方面，一是荧光染料的限制，无法避免光谱渗漏
、
自发荧光等问题，二是不同荧光基团发射光谱的重叠会导致通道间的信号会相互干扰；三是传统流式细胞仪的检测通道数量（
<20
个）已经很难有质的提升；所有这些均使实验设计和补偿计算已经变得相当复杂，实验操作相当不方便
。
[0007]质谱流式细胞技术：针对传统流式细胞术存在的瓶颈与缺陷，科学家们的研究出了质谱流式细胞技术
。
质谱流式细胞技术（
Mass Cytometry, CyTOF
）采用带有金属同位素标签的抗体对细胞进行标记，通过飞行时间质谱分析各细胞上的标签组成，进行细胞表型和功能的深入研究
。
[0008]不同于传统的流式细胞仪采用光电二极管或光电倍增管等检测器进行检测，质谱流式采用的是飞行时间质谱（
TOF
‑
MS
， Time of Flight Mass Spectrometer ）
。TOF
‑
MS
采集瞬时全谱信息，大幅提升了仪器的分析速度和灵敏度，确保任何重要信息不会丢失，是一种具备超高质量分辨率和高精确质量的分析仪器
。
[0009]质谱流式细胞术是指用稳定的重金属同位素（主要是镧系元素）代替荧光基团来标记抗体
。
然后将细胞引入
CyTOF
分析仪并雾化成液滴，液滴被汽化
、
雾化
、
电离，然后通过电势加速被带入质谱仪
。
最后，用
TOF
探测器对过滤后的离子云进行分析
。
质谱流式细胞术原理图如图3所示
。
[0010]液滴雾化环节是质谱流式细胞术中很重要的一个环节，直接影响检测的灵敏度，具体的流程示意图如图4所示
。
质谱流式样本制备完毕后以细胞悬液的状态进入仪器，通过雾化器（
Nebulizer
）被分成小液滴，每个液滴包含一个细胞
。
包含细胞的液滴随后进入雾化室（
Spray chamber
），在雾化室中高流量的氩气将气溶胶液滴雾化（部分仪器还在雾化室外部设有加热装置，温度可达到
200 ˚
C
），雾化后的气溶胶传输到
ICP
源进行等离子体化
。
[0011]质谱流式细胞术具有以下优点：
1、
超高通量；质谱流式具有非常宽的原子量检测范围，理论上可以同时检测
135
个通道；
2、
临近通道间无干扰，无需计算补偿；金属标签替代荧光标签，无串色干扰
,TOF
质谱具有超高的分辨能力，可以完全区分用来标记的各种元素
。
实验数据表明，相邻通道间的干扰
<0.3%
，基本可以忽略不计，无需计算补偿
。
这样不仅使实验流程得到简化，也节约了标本和试剂
3、
使用稀土元素作为标签，背景干扰小，信噪比极高；质谱流式使用生命体中不存在的稀土元素作为检测标签，金属标签是通过多聚螯合物实现与抗体的共价偶联，这种金属螯合物与细胞组分的非特异性结合极低可以实现超高的检测信噪比
。
[0012]4、
高灵敏度；质谱流式兼具质谱仪和聚合物
‑
金属螯合技术双重优势
。
[0013]同时，现有技术也具有以下缺陷：
1、
采用高流量氩气进行雾化，部分公司设备还需要将雾化室加热到
200
摄氏度来进行雾化，目前雾化效率普遍在
10
‑
20%
之间；
2、
传输效率低，导致工作效率十分低，常规传输效率在
10%
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种飞秒激光剥蚀质谱流式一体机，其特征在于，包括：液路进样模块
、
激光剥蚀模块
、
质谱检测模块和样品池；所述液路进样模块用于获取带有质谱检测标签的单细胞悬浮液并将其送入所述样品池；所述激光剥蚀模块用于生成剥蚀激光对所述样品池中的样品进行激光剥蚀，并将所得的气溶胶送入所述质谱检测模块，所述激光剥蚀模块包括同轴观察模块和三维振镜模块，所述同轴观察模块用于观察聚焦位置；所述三维振镜模块用于在一个预设的剥蚀范围内高速调节所述剥蚀激光的聚焦位置；所述剥蚀范围的大小至少为一个单细胞的体积；所述激光剥蚀模块为飞秒激光剥蚀模块；所述质谱检测模块用于生成质谱检测信号；所述样品池包括样品支架，所述样品支架为凹形结构；所述样品支架包括剥蚀管和液位传感器，所述剥蚀管为直角弯管，所述剥蚀管的一端与所述液路进样模块连接，所述剥蚀管的另一端的中心与所述剥蚀激光同轴并且设置有单细胞剥蚀口；所述液位传感器设置在邻近所述单细胞剥蚀口的位置，所述液位传感器用于向所述液路进样模块反馈液位高度信息，所述液路进样模块根据所述液位高度信息控制将所述单细胞悬浮液送入所述样品池的流速
。2.
根据权利要求1所述的飞秒激光剥蚀质谱流式一体机，其特征在于，所述样品支架还包括至少一个组织样品固定装置，所述组织样品固定装置包括载玻片和支撑弹簧；所述样品池还包括一三维移动台，所述样品支架设置在三维移动台上
。3.
根据权利要求2所述的飞秒激光剥蚀质谱流式一体机，其特征在于，所述三维移动台还包括一照明光源，所述样品支架的底部为高透光材料
。4.
根据权利要求2所述的飞秒激光剥蚀质谱流式一体机，其特征在于，所述样品池还包括一样品杯
、
载气出口和载气入口，所述样品杯设置在样品支架上方
。5.
一种如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡勇刚，陈国荣，顾霁晨，
申请(专利权)人：上海凯来仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：