[發(fā)明專利]基于單細胞檢測的高通量并行拉曼光譜儀

有效

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• 申請日: 2018-07-06
• 公開（公告）號: CN110687089B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設計）人: 任立輝;李遠東;聶亞茹;馬雪贇;籍月彤;馬波;徐健
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 崔佳佳;徐迅

本發(fā)明提供了用于檢測細胞的高通量并行拉曼光譜儀。具體地，本發(fā)明提供了一種拉曼光譜儀，它包括：移動平臺，用于放置含細胞的待測樣品；顯微成像模塊，用于對待測樣品進行顯微成像；激光聚焦模塊，用于對激光進行聚焦，使激光照射至待測細胞區(qū)域，從而以線陣多細胞方式激發(fā)拉曼信號；光譜采集模塊，用于采集來自被經(jīng)激光聚焦模塊聚焦后的激光照射的細胞所產生的拉曼信號；采集規(guī)劃控制模塊，用于控制所述移動平臺根據(jù)規(guī)劃路線進行移動，從而使得所述光譜采集模塊進行線陣細胞的拉曼光譜采集；拉曼光譜處理模塊，對來自所述光譜采集模塊的拉曼光譜進行處理，從而獲得對應單個細胞的拉曼光譜信號；輸出模塊，用于輸出檢測結果。

技術領域

本發(fā)明屬于單細胞檢測領域，具體涉及一種高通量并行拉曼光譜儀及使用該拉曼光譜儀檢測細胞的方法。

背景技術

單細胞分析對重大疾病早期診斷、治療、藥物篩選和細胞生理、病理過程的研究有重要意義，目前已成為研究的熱點之一。由于細胞極小，直徑一般為5～500μm，體積在fL～nL，組分含量少(fmol～zmol)、種類繁多，使得操縱和分析難度比較大。因此，要開展單細胞水平的研究，細胞信號采集成為必要的前提條件。

單細胞的識別，其基礎在于正確的采集表征細胞信息的指標。現(xiàn)有傳統(tǒng)流式細胞儀中，細胞和顆粒信息的識別主要采用普通光信號，單位時間對目標的信息獲得率較低，因此在滿足工程應用的識別效率前提下，缺乏足夠信息量，只能對細胞/顆粒的形態(tài)、折光率、反射率或熒光強度等有限指標進行區(qū)分，而難以區(qū)分活體細胞的細胞類型和生理特性，更無法提供細胞水平的基因表達與功能信息，使將拉曼技術用于單細胞分析顯得尤為重要。

拉曼光譜是一種高效的信息識別技術，通過對特定入射光線對化合物的非彈性散射譜線分析，拉曼顯微光譜可以直接檢測化合物分子振動或轉動能級，通過對拉曼特征譜線的分析，可以獲得化合物分子構成和結構信息。

但是目前已有的拉曼顯微技術用于樣品分析時存在缺陷，以微生物單細胞測量為例：單細胞拉曼光譜信號強度較弱，尤其是當細胞懸浮于液體中時，通常僅有10^6-8分之一的光子通過拉曼散射，導致獲得完整可信的拉曼光譜信號的光譜掃描時間較長，從而致使采集通量較低。由于細胞內物質組分含量低，為了獲取有效的拉曼信號，提高采集時間成為必要的手段，從而對采集通量造成影響。目前商品化拉曼光譜儀大多設計為在靜止或光鑷捕獲相對靜止狀態(tài)下，通過單點采集來獲得高質量的信號，其信號采集模式和通量均無法滿足高通量采集的要求。

綜上所述，本領域迫切需要開發(fā)一種高效、快速、準確地進行單細胞檢測的高通量并行拉曼光譜儀及使用該拉曼光譜儀檢測細胞的方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是一種高效、快速、準確地進行單細胞檢測的高通量并行拉曼光譜儀及使用該拉曼光譜儀檢測細胞的方法。

在本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于檢測細胞的拉曼光譜儀，所述拉曼光譜儀包括：

移動平臺(9)，所述移動平臺用于放置含細胞的待測樣品；

顯微成像模塊，所述顯微成像模塊用于對待測樣品進行顯微成像；

激光聚焦模塊，所述激光聚焦模塊用于對激光進行聚焦，使激光照射至待測細胞區(qū)域，從而以線陣多細胞方式激發(fā)拉曼信號；

光譜采集模塊，所述光譜采集模塊用于采集來自被經(jīng)激光聚焦模塊聚焦后的激光照射的細胞所產生的拉曼信號；

采集規(guī)劃控制模塊，所述采集規(guī)劃控制模塊用于控制所述移動平臺根據(jù)規(guī)劃路線進行移動，從而使得所述光譜采集模塊進行線陣細胞的拉曼光譜采集；

拉曼光譜處理模塊，所述的拉曼光譜處理模塊對來自所述光譜采集模塊的拉曼光譜進行處理，從而獲得對應單個細胞的拉曼光譜信號；

輸出模塊，所述的輸出模塊用于輸出檢測結果。