[發明專利]應用于紅細胞超分辨成像及單分子追蹤的綜合分析方法

在審

• 申請號: 202111207994.0
• 申請日: 2021-10-18
• 公開（公告）號: CN113945549A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 楊薇;葉智偉;肖義
• 申請（專利權）人: 國科溫州研究院（溫州生物材料與工程研究所）;大連理工大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 楊翠翠

1.應用于紅細胞超分辨成像及單分子追蹤的綜合分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、樣品的制備

采指尖血，加入等比例抗凝血劑及適宜濃度的細胞膜熒光染料染色，待染色完畢后，使用等滲溶液洗去多余染料，得到熒光染料標記的血紅細胞樣品。

S2、紅細胞的固定

將熒光染色后的血紅細胞樣品注入到高通量微流控芯片中，芯片中紅細胞固定腔室的高度不超過紅細胞線度的一倍，紅細胞被吸入紅細胞固定腔室后被單層固定；

S3、基于單分子定位的超分辨成像

載有紅細胞的微流控芯片置于超分辨顯微鏡上進行成像觀察，高密度單分子信號疊加后得到紅細胞的超分辨重構圖；

S4、單分子追蹤分析

低密度單分子信號疊加后進行單顆粒的追蹤分析；

在超分辨成像中通過點擴散函數PSF獲得的單分子定位信息，得到細胞的定位坐標可以直接應用于單分子追蹤分析；

r²是單分子在Δt時間內運動的平方位移，計算如下：

r²(t，Δt)＝(x_t-x_t+Δt)²+(y_t-y_t+Δt)² (1)

其中：Δt是成像拍攝的曝光時間，t為該分子定位的時刻，x_t為t時刻的該分子的x坐標值，x_t+Δt為為t+Δt時刻的該分子的x坐標值；y_t為t時刻的該分子的y坐標值，y_t+Δt為為t+Δt時刻的該分子的y坐標值；

細胞膜表面單個分子的均方位移MSD，計算如下：

其中：N為該分子追蹤軌跡中Δt時間間隔出現次數；

單條追蹤軌跡的累計密度分布CDF，計算如下：

其中：D是單分子軌跡的擴散系數。

而對整個細胞進行擴散動力學分析，擴散系數概率密度PDF，計算如下：

其中，μ為平均數，σ為標準差；

根據對數正態分布，單細胞的平均擴散系數，計算如下：

如果細胞中包含兩種擴散形式或兩種擴散分布，使用雙指數方程進行擬合：

其中：w是擴散系數為的組分比例，與分別為兩種組分的擴散系數

紅細胞表面的單分子運動瞬時速度，也間接的反映了細胞膜的流動性，計算如下：

其中，r(t,Δt)是單分子在Δt時間內運動的位移。