NIST流式细胞仪实现细胞精确量化分析
2022-07-30 14:41:05 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
NIST项目设计了一个流式细胞仪平台，粒子流量高达每秒100个或更高，该平台在通道中相隔16毫米的两个不同位点，对粒子进行测量，每个位点测量2次，总共给出4个读数，从而允许测量变异程度低至1%水平。
在流式细胞术操作中，荧光标记的细胞通过足够窄的的通道——能够迫使细胞形成单一序列，逐个被光源照射，再通过对光信号的分析揭示有关单个细胞大小、DNA含量和其他参数的信息。
然而，该技术的一个问题是缺乏量化这些读数变异程度的方法，或者无法了解给定仪器对相同细胞的重复测量可能返回的值范围。
美国国家标准与技术研究院（NIST）的一个项目设计了一种流式细胞仪装置，旨在帮助控制该技术中固有的一些读数变异。
“流式细胞术是一项非常宝贵的技术，但由于缺乏适当的对不确定性进行量化的方法，使得对单细胞测量的信心仍然有限。”该项目研究人员在其发表于Lab on a Chip的论文中评论道，“评估不同仪器设计或操作参数，以改变测量重复性的方式影响测量的潜力，尤其具有挑战性。”
NIST项目设计了一个流式细胞仪平台，粒子流量高达每秒100个或更高，该平台在通道中相隔16毫米的两个不同位点，对粒子进行测量，每个位点测量2次，总共给出4个读数，从而允许测量变异程度低至1%水平。
该流式细胞仪芯片大约宽25毫米、长50毫米。两个明亮的蓝色区域是流体中的粒子被激光照射形成。两个区域中每个点的荧光输出信号由右侧的光纤连接传输。
除了控制流体动力学以便精确知道粒子从一个节点到另一个节点的传输时间外，这种架构还需要重新进行光学设计。
“其中一个挑战是制造一个包含两个相同区域的40 x 80微米的通道，用激光照射通过的粒子，并确保上游和下游方向进行检测的一对检测器可以捕获最大量的发射荧光。”NIST评论道。
该项目开发了先进的波导，可最大限度地减少损耗并防止发射光扩散，并研究使用不同的激光波长来揭示样品的不同特性。
NIST的Matthew DiSalvo说：“我们对波导进行了广泛的修改，通过结合微透镜和其他改进来提高其灵敏度。我们认为很快就能提供不确定性测量，同时还能匹配价值数十万美元的商用单一测量系统的灵敏度。”
在另一项研究中，NIST在对隐藏在角落周围的物体进行成像的长期光学挑战中又迈出了一步，这次使用的是亚毫米波长辐射。
非视距成像这一特定领域的现有研究包括使用深度神经网络来解释被遮挡物体返回的散斑图案，并分析散射光中的光谱相关性以恢复被遮挡场景的高分辨率全息图像。
NIST的新方法依赖于检测更长亚毫米波长的信号，从300微米到1毫米。根据该项目，各种墙壁材料可以作为这些波长的部分反射镜，反射而不是漫散射来自隐藏物体的辐射。
概念验证试验表明，这一原理可以在20分钟内对隐藏的场景进行成像，但更大的探测器阵列和信号放大磷化铟晶体管可以实现实时操作。
“这种方法最酷的地方在于它的简单性。”NIST的Erich Grossman说，“没有量子力学，没有相对论，没有低温或任何奇特的东西。只有晶体管和一台基本的电脑和镜子。”
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