流式细胞术的发展史

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(完整版)精准检验对流式细胞术的发展和质量控制要求

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精准检验对流式细胞术发展和质量控制需求盛慧明2016年11月11日一、流式细胞术发展历史和现状二、流式细胞术的最新进展三、BEAMing技术四、流式细胞术的质量控制一、流式细胞术发展历史和现状二、流式细胞术的最新进展三、BEAMing技术四、流式细胞术的质量控制一、流式细胞术发展历史和现状流式细胞术Flow Cytometry现代流式细胞仪产生于上世纪六七十年代,源于对细胞进行分选,所以最早是Fluorescence-activated cell sorting ,FACS;最早的omic 经过近四十年的发展和完善,今天的流式细胞仪已经十分成熟并不断推陈出新,广泛运用于从基础研究到临床实践的各个方面;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;流式细胞术技术平台涵盖了细胞生物学、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。

流式细胞术完成FCM计数的主要历程◆1930年,Casperrsson 和Thorell 开始致力于细胞的计数;◆1934年,Moldaven 是世界上最早通过光电仪记录细胞数量;◆1940年,Coons 提出用结合荧光素的抗体去标记细胞内的特定蛋白;◆1953年,Croslannd Taylor 应用分层鞘流原理,奠定了流式细胞术的液流技术基础;◆1956年,Coulter 生产了Coulter细胞颗粒计数器;◆1953年,Parker 和Hutcheon 描述一种全血细胞计数器装置,成为流式细胞仪的雏形;◆1967年, Holm 等设计了汞弧光灯激发荧光染色的细胞,再由光电设备计数的装置;◆1973年, Steinkmp设计了利用激光激发双色荧光色素标记的细胞,达到计数和分选的装置.流式细胞术完成数据采集和分析技术整合◆1965年,Kamentsky开拓性的提出两大设想::(1) 用分光光度计定量细胞成分; (2)结合测量值对细胞进行分类;◆1969年,Van Dilla 和美国的Los Alamos小组研制出液流束、光路轴、检测系统光轴三者相互正交的第一台流式细胞计数器;◆1972年, Herzenberg研制出一个细胞分选器的改进型,能够检测出经荧光标记抗体染色的细胞的较弱的荧光信号;◆1973年,与Stanford University合作开发世界上第一台商用流式细胞仪FACSI.Kamentsky Herzenberg流式细胞仪的基本构造流式细胞采用的抗体常用荧光素:•FITC,激发光488nm 发射光525nm;•PE,激发光488nm 发射光575nm;•PE-Cy5,激发光488nm 发射光667nm;•PE-Cy7,激发光488nm 发射光767nm。

流式细胞术基础知识

流式细胞术基础知识
流式细胞术基础知识
讲者:***
目录
1、流式细胞术基本定义 2、流式细胞仪介绍 3、荧光染料介绍 4、不同型号流式细胞仪简介 5、流式细胞仪应用
流式细胞术定义
流式细胞术(Flow Cytometry, 简称FCM)是一种可以快速、 准确、客观,并且同时检测单个微粒(通常是细胞)的多 项特性(多参数)的技术,同时可以对特定群体加以分选
淋巴细胞亚群分析可以了解机体在不同条件下的免疫功能 状态,主要包括细胞免疫功能和体液免疫功能。在临床上,主要用 于对免疫系统造成明显干扰的相关疾病的辅助诊断,分析疾病的发 病机理,监控疾病的病程进展,观测疗效及监测预后等等。
流式细胞仪临床应用
临床意义 CD3+ CD3+ CD4+ CD3+ CD8+ CD4+ / CD8+ B细胞 NK细胞
FITC, PE,ECD,PC5 or PECy5.5,PE-Cy7
APC, APC-Cy7
国食药监械(进)字 2014第2403463号
FITC, PE,ECD,PC5 or PC5.5,PC7
红光:638nm 紫光:405nm
APC,APC-Cy5 or APCAlexa Fluor 700, APC-Cy7 or APCAlexa Fluor
谢谢!
部分演示内容来源于网络,如有侵权,请联系删除!谢谢!
APC, APC-Cy7
浙械注准 20192220121
流式细胞仪应用
临床研究
血液,肿瘤, 药理,免疫…
环境研究
湖泊,海洋 生态研究…
生物学研究
遗传,生殖, 微生物,细胞 生物,毒理, 分子生物…
食品制药工业
食品检测、药物筛 选,疫苗研究…

流式细胞术简介 一、流式细胞术发展简史 流式细胞术(Flow Cytometry

流式细胞术简介 一、流式细胞术发展简史 流式细胞术(Flow Cytometry

流式细胞术简介一、流式细胞术发展简史流式细胞术(Flow Cytometry, FCM)是一种可以对细胞或亚细胞结构进行快速测量的新型分析技术和分选技术。

其特点是:①测量速度快,最快可在1秒种内计测数万个细胞;②可进行多参数测量,可以对同一个细胞做有关物理、化学特性的多参数测量,并具有明显的统计学意义;③是一门综合性的高科技方法,它综合了激光技术、计算机技术、流体力学、细胞化学、图像技术等从多领域的知识和成果;④既是细胞分析技术,又是精确的分选技术。

概要说来,流式细胞术主要包括了样品的液流技术、细胞的分选和计数技术,以及数据的采集和分析技术等。

FCM目前发展的水平凝聚了半个世纪以来人们在这方面的心血和成果。

1934年,Moldavan1首次提出了使悬浮的单个血红细胞等流过玻璃毛细管,在亮视野下用显微镜进行计数,并用光电记录装置计测的设想,在此之前,人们还习惯于测量静止的细胞,因为要使单个细胞顺次流过狭窄管道容易造成较大的细胞和细胞团块的淤阻。

1953年Crosland –Taylor根据雷诺对牛顿流体在圆形管中流动规律的研究认识到:管中轴线流过的鞘液流速越快,载物通过的能力越强,并具有较强的流体动力聚集作用。

于是设计了一个流动室,使待分析的细胞悬浮液都集聚在圆管轴线附近流过,外层包围着鞘液;细胞悬浮液和鞘液都在作层液。

这就奠定了现代流式细胞术中的液流技术基础。

1956年,Coulter在多年研究的基础上利用Coulter效应生产了Coulter 计数器。

其基本原理是:使细胞通过一个小孔,只在细胞与悬浮的介质之间存在着导电性上的差异,便会影响小孔道的电阻特性,从而形成电脉冲信号,测量电脉冲的强度和个数则可获得有关细胞大小和数目方面的信息。

1967年Holm等设计了通过汞弧光灯激发荧光染色的细胞,再由光电检测设备计数的装置。

1973年Steinkamp设计了一种利用激光激发双色荧光色素标记的细胞,既能分析计数,又能进行细胞分选的装置。

流式细胞术及其应用

流式细胞术及其应用

流式细胞术及其应用一、流式细胞术(Flow Cytometry, FCM)的发展史1934年细胞在显微镜载物台的毛细管中流过。

1949年流动的悬浮子粒计数方法—Coulter效应。

1967年发展了一种液流束、照明光轴、检测系统三者垂直的流式细胞仪。

80年代出现了完善的流式细胞仪。

国内使用的流式细胞仪主要由美国的两个厂家生产:BECKMAN- COULTER公司和Becton-Dickinson公司(简称B-D公司)。

流式细胞仪主要有两型:临床型(又称小型机、台式机)和综合型(又称大型机、分析型)。

BECKMAN-COULTER公司最新产品为EPICS ALTRA和EPICS XL/XL-MCL, B-D 公司最新产品为FACS Vantage和FACS Calibur。

EPICS XL/XL-MCL和FACS Calibur是临床型;EPICS ALTRA和 FACS Vantage是综合型,除具备检测分析功能外,还具有细胞分选功能, 多用于科学研究。

二、流式细胞术的基本原理流式细胞术是以流式细胞仪为检测手段的一项能快速,精确的对单个细胞理化特性进行多参数定量分析和分选的新技术。

其基本原理如下:1流式细胞仪系统流程:标本→激光系统→流动系统→信号处理系统→放大系统→计算机系统→结果打印2 基本原理:待测标本制备成单细胞悬液通过荧光染色后进入充满鞘液的流动室,鞘液的作用有二:一是约束样品使之在喷嘴中心以提高测量精度;二是防止样品靠近喷孔壁以避免堵塞喷孔。

鞘液压力与样品流压力是不同的,当二者的压力差异达到一定程度时,鞘液裹挟着样品流中细胞排成单列逐个经过激光聚焦区。

如果我们将细胞中感兴趣的部分特异性的标上荧光染料,那么这些染料将在细胞通过激光检测区时受激光发出特定波长的荧光, 通过一定波长选择通透性的滤色片,我们可将不同波长的散射光、荧光信号区分开来,并送到不同的光电倍增管中,经过一系列的信号转换、放大,数字化处理,我们就可以在计算机上直观的统计各种荧光染料的细胞各自的百分率。

流式细胞术发展史

流式细胞术发展史
流பைடு நூலகம்细胞术发展史
纵观历史几乎没有哪一门科学技术象流式细胞术这样凝结了众多不同学术背景不同科研领域的科学家的心血从流式细胞术的发明改进流式细胞仪的研制革新到今天的众多应用领域的拓展每一步都是诸如生物学生物技术计算机科学电子工程学流体力学激光技术高等数学临床医学分子生物学有机化学和物理学等学科知识综合运用的结晶而现代流式细胞术更是由于结合了单克隆抗体技术定量细胞化学和定量荧光细胞化学的应用使其在生物学临床医学药物学等等众多研究领域的应用有了更加突飞猛进的发展而这一切就要求我们的流式细胞仪使用者和科研人员一定要不断地有意识地学习上述各门学科的知识只有这样才能更好地将流式细胞仪应用到我们的临床和科研中去

流式细胞术的发展史

流式细胞术的发展史


为减少自发荧光,应选用较亮的荧光染 料,还应使用与荧光发射光谱相匹配的 光学品质优良的滤片系统。利用较长波 长的光线,如染料激光器的激光做为激 发光源,也可减弱自发荧光。最后,对 自发荧光还可用电子线路补偿的方法将 自发荧光补偿掉。
细胞群体的DNA直方图

流式细胞计测量的结果可为一数字矩阵, 此矩阵可用一个或数个图形来表示。下 面我们讨论一下,一个细胞群体的DNA 直方图的图形。
荧光测量

激光与普通光线不同;激光是受激辐射, 普通光线是自发辐射。激光基本是沿着 直线传播,发散角很小,通常在10 -6 球 面度量级的立体角内,必要时很容易聚 焦到与细胞同一数量级。激光的亮度高, 即在单位面积、单位立体角内输出功率 特别大。激光还具有良好的单色性,这 些特点都是贡灯所不存储、分析。
流式细胞仪的工作原理
待测细胞被制备成单个细胞的悬液,经 特异性荧光染料染色后放入样品管中, 在气体的压力下进入流动室。流动室内 充满鞘液,在鞘液的约束下,细胞排成 单列由流动室的喷嘴喷出,成为细胞液 柱。液柱与入射的激光束垂直相交,相 交点称为测量区。
流式细胞仪的工作原理
检测器——光电倍增管和硅光电二极管

对从紫外到可见光的探测,有二类光电 器件可供选择:一类是真空光电器件; 另一类是半导体器件。后者在某些方面 有一定优点,如在强光照射时过载特性 较好,但在某些方面则明显地不及真空 光电器件。下面对光电倍增管和硅光电 二极管作一简单的比较。

在200—900nm谱区光电倍增管有很好 的响应,量子效率高,而硅光电管则相 当差。光电倍增的时间响应比半导体器 件快得多,特殊的光电倍增管上升时间 可仅为ns数量级,而硅光电管在考虑到 分布电容和负载时,实际上升时间可能 达数10US。

流式细胞术

流式细胞术

步骤
在喷嘴处荧光 染料被激发发 光
制备单细胞悬 液和鞘液
单细胞悬液进 入流动室
计算机系统分 析
将光信号转化 为电信号
收集光信号
注意

1.使各种液体和悬浮细胞样本新鲜,尽快完成样本制 备和检测; 2.针对不同的细胞样本进行适当洗涤、酶消化或EDTA 处理,以清除杂质,使粘附的细胞彼此分离而形成单 细胞状态; 3.对新鲜实体瘤组织可选用或联用酶消化法,机械打 散法和化学分散法来获得足够数量的单细胞悬液; 4.对石蜡包埋组织应先切成若干40-50um厚的蜡片, 经二甲苯脱蜡到水后,再用前述方法制备单细胞悬液; 5.单细胞悬液的细胞数不应少于10000个。

1973年:第一台商用流式细胞仪FACS I产生
发展方向: 荧光染料的开发、细胞的制备方法、提高电 子信号的处理能力等
流式细胞术的特点


测量速度快,最快可在1秒钟内计测数万个细胞;
可进行多参数测量,可以对同一个细胞做有关物理(如大小、内 部结构)、化学特性(如DNA、RNA)的多参数测量,并具有明显 的统计学意义; 是一门综合性的高科技方法,它综合了激光技术、计算机技术、 显微荧光光度技术、分子生物学技术、免疫学技术、流体力学、 细胞化学、图像技术等众多领域的知识和成果; 既是细胞分析技术,又是精确的分选技术。

应用
一、流式细胞术在血液学中的应用

通过流式细胞术CD45/SSC双参数散点图进行白血病免疫分型, 通过此方法可以将骨髓细胞清晰的分出淋巴细胞、单核细胞、 成熟粒细胞、幼稚细胞和有核红细胞群,这样可以排除正常细 胞对免疫分型的干扰,从而提高白血病免疫分型的准确度。 当通过形态学、细胞化学染色不能肯定细胞来源时,采用流式 细胞术进行白血病分型有明显的优势。

流式细胞仪原理

流式细胞仪原理

流式细胞术简介一、流式细胞术发展简史流式细胞术(FlowCytometry,FCM)是一种可以对细胞或亚细胞结构进行快速测量的新型分析技术和分选技术。

其特点是:①测量速度快,最快可在1秒种内计测数万个细胞;②可进行多参数测量,可以对同一个细胞做有关物理、化学特性的多参数测量,并具有明显的统计学意义;③是一门综合性的高科技方法,它综合了激光技术、计算机技术、流体力学、细胞化学、图像技术等从多领域的知识和成果;④既是细胞分析技术,又是精确的分选技术。

概要说来,流式细胞术主要包括了样品的液流技术、细胞的分选和计数技术,以及数据的采集和分析技术等。

FCM目前发展的水平凝聚了半个世纪以来人们在这方面的心血和成果。

1934年,Moldavan1首次提出了使悬浮的单个血红细胞等流过玻璃毛细管,在亮视野下用显微镜进行计数,并用光电记录装置计测的设想,在此之前,人们还习惯于测量静止的细胞,因为要使单个细胞顺次流过狭窄管道容易造成较大的细胞和细胞团块的淤阻。

1953年Crosland–Taylor根据雷诺对牛顿流体在圆形管中流动规律的研究认识到:管中轴线流过的鞘液流速越快,载物通过的能力越强,并具有较强的流体动力聚集作用。

于是设计了一个流动室,使待分析的细胞悬浮液都集聚在圆管轴线附近流过,外层包围着鞘液;细胞悬浮液和鞘液都在作层液。

这就奠定了现代流式细胞术中的液流技术基础。

1956年,Coulter在多年研究的基础上利用Coulter效应生产了Coulter计数器。

其基本原理是:使细胞通过一个小孔,只在细胞与悬浮的介质之间存在着导电性上的差异,便会影响小孔道的电阻特性,从而形成电脉冲信号,测量电脉冲的强度和个数则可获得有关细胞大小和数目方面的信息。

1967年Holm等设计了通过汞弧光灯激发荧光染色的细胞,再由光电检测设备计数的装置。

1973年Steinkamp设计了一种利用激光激发双色荧光色素标记的细胞,既能分析计数,又能进行细胞分选的装置。

1.FCM简史

1.FCM简史

1973年,Van Dilla和Los Alamos研究组发明设计了世 年 和 研究组发明设计了世 界第一台流式细胞仪, 界第一台流式细胞仪,并将激光技术和计算机技术配 置于流式细胞仪上,使该技术有了飞速的发展。 置于流式细胞仪上,使该技术有了飞速的发展。1973 年,BD公司与美国斯坦福大学合作研制生产了第一台 公司与美国斯坦福大学合作研制生产了第一台 商品化的流式细胞仪。 商品化的流式细胞仪。 在进入20世纪 年代和 年代以来, 在进入 世纪80年代和 年代以来,对流式细胞术进 世纪 年代和90年代以来 行了进一步完善,除了多激光和多参数技术之外,在 行了进一步完善,除了多激光和多参数技术之外, 技术原理和设计方面似乎没有突破性进展,但是, 技术原理和设计方面似乎没有突破性进展,但是,目 前的流式细胞仪在各种功能上有了很大的提高, 前的流式细胞仪在各种功能上有了很大的提高,从整 体仪器来看,向小型化,操作高度自动化, 体仪器来看,向小型化,操作高度自动化,简单化的 方向发展。 方向发展。
诺对牛顿流体在圆形管中流动规律的研究认识到: 诺对牛顿流体在圆形管中流动规律的研究认识到:管中轴线流过的鞘液流速 越快,载物通过的能力越强,并具有较强的流体动力聚集作用。 越快,载物通过的能力越强,并具有较强的流体动力聚集作用。于是设计了 一个流动室,使待分析的细胞悬浮液都集聚在圆管轴线附近流过, 一个流动室,使待分析的细胞悬浮液都集聚在圆管轴线附近流过,外层包围 着鞘液;细胞悬浮液和鞘液都在作层流液。 着鞘液;细胞悬浮液和鞘液都在作层流液。这就奠定了现代流式细胞术中的 液流技术基础。 液流技术基础。)
在医学领域中得到广泛推广应用, 在医学领域中得到广泛推广应用, 例 如 在免 疫学·细胞遗传学 肿瘤·病理学 细胞遗传学·肿瘤 病理学·放射生物学等学 疫学 细胞遗传学 肿瘤 病理学 放射生物学等学 的学科分支, 科。并形成了独 特 的学科分支, 诸 如 流 式 疫学·流式遗传学 流式病理学·流式细胞酶学 流式遗传学·流式病理学 流式细胞酶学。 免 疫学 流式遗传学 流式病理学 流式细胞酶学。 近年来,随着科学技术的发展, 近年来,随着科学技术的发展,多种新的荧光 探针的不断出现。 探针的不断出现。使 FCM 技术的应用范 围不 断扩大, 断扩大,特别是各种各样的荧光探针标记的单 克隆抗体和其它蛋白质的出现 ,为 FCM 研究 各种组织细胞 膜和细胞内抗原 · 肿瘤性蛋白等 开辟了新途径,新的肿瘤标志物的出现, 开辟了新途径,新的肿瘤标志物的出现,大大 域的研究水平, 提高了 FCM 在医学领 域的研究水平,其发展 速度之快,应用层出不穷。 速度之快,应用层出不穷。

1流式细胞仪简介

1流式细胞仪简介

第一章流式细胞仪简介1.1 流式细胞术发展史纵观历史,几乎没有哪一门科学技术象流式细胞术这样凝结了众多不同学术背景、不同科研领域的科学家的心血。

从流式细胞术的发明、改进,流式细胞仪的研制、革新,到今天的众多应用领域的拓展,每一步都是诸如生物学、生物技术、计算机科学、电子工程学、流体力学、激光技术、高等数学、临床医学、分子生物学、有机化学和物理学等学科知识综合运用的结晶。

而现代流式细胞术,更是由于结合了单克隆抗体技术、定量细胞化学和定量荧光细胞化学的应用,使其在生物学、临床医学、药物学等等众多研究领域的应用有了更加突飞猛进的发展。

而这一切,就要求我们的流式细胞仪使用者和科研人员一定要不断地有意识地学习上述各门学科的知识,只有这样,才能更好地将流式细胞仪应用到我们的临床和科研中去。

流式细胞术发展史1930年,Caspersson 和Thorell开始致力于细胞的计数。

1934年,Moldaven 是世界上最早设想使细胞检测自动化的人,他试图用光电仪记录流过一根毛细管的细胞。

1936年,Caspersson 等引入显微光度术。

1940年,Coons 提出用结合了荧光素的抗体去标记细胞内的特定蛋白。

1947年,Guclcer 运用层流和湍流原理研制烟雾微粒计数器。

1949年,Wallace Coulter 提出在悬液中计数粒子的方法的专利。

1950年,Caspersson 用显微分光光度计的方法在UV和可见光光谱区检测细胞。

1953年,Croslannd-Taylor 应用分层鞘流原理,成功的设计红细胞光学自动数器。

同年,Parker 和Horst 描述一种全血细胞计数器装置,成为流式细胞仪的雏形。

1954年,Beirne 和Hutcheon 发明光电粒子计数器1959年,B型Coulter计数器1965年,Kamemtsky等提出两个设想,一是用分光光度计定量细胞成分;二是结合测量值对细胞分类。

1967年,Kamentsky 和Melamed 在Moldaven的方法的基础上提出细胞分选的方法。

流式细胞术简介

流式细胞术简介

FCM是集现代电子物理技术、激光技术、电 子计算机技术和流体力学等于一身的高科技仪器, 开创了荧光技术的又一个崭新的领域。 近年来,此项技术发展十分迅速。具有更高灵 敏度、更高分辨率、双激光、多荧光参数分析的仪 器不断问世,并在朝着经济实用、操作简便、小巧 精制、自动化程度高的方向发展。 确信,流式细胞分析技术进一步与其它技术的 结合,将极大的推动生物医学的发展。
FACS Vantage DiVa
FACSAria
The BD FACSAriaTM cell sorter sets a new standard for high performance flow cytometry. Based on a revolutionary new design in instrumentation, this easy-to-use benchtop system delivers high-speed sorting and multicolor analysis.
BD公司自从1974年第一台商用流式细胞仪问世一直致力 于流式细胞仪的创新。 BD FACSCanto™ benchtop flow cytometer继承了这个传统。它的主要特这是: 1. 真6色容纳能力——从少量的样品量中获取每个细胞更 多的信息。 2. 敏感性(<50 MESF PE, <100 MESF FITC*) ——解决最 微弱的events。 3. 快速(10,000 events/sec) — 加速稀少事件的获取。 4. Low carryover (<0.1%) — 使样品污染最小化。 5. 更换透镜键盘化 —不用工具更换滤光片。 6. Fixed optical alignment — 免除用户调节。 7. 日常管理自动化 — 为科研节约更多时间。

流式细胞术学习指南

流式细胞术学习指南
析和分选的技术。从开始设想到第一台仪器问世,科技工作者们进行了不懈的努力,随着各
项相关技术的迅速发展,FCM技术已经成为日益完善的细胞分析和分选的重要工具。
流式细胞仪分为三大类:
一类为台式机,临床型,其特点为:仪器的光路调节系统固定,自动化程度高,操作简
便,易学易掌握,见图
1-2-1。
第一章流式细胞仪的结构和原理
第 1节流式细胞术发展史
纵观历史,几乎没有哪一门科学技术象流式细胞术这样凝结了众多不同学术背景、不同
科研领域科学家的心血。从流式细胞术的发明、改进、革新,到今天在各个领域应用的拓展,
每一步都是诸如生物学、生物技术、计算机科学、流体力学、激光技术、高等数学、临床医
(Squiggly)
⑤细胞分选系统。见图
1-2-4。
(Text)

1-2-4流式细胞仪的光路结构
1、流动室与液流驱动系统
流动室(
Flow Chamber 或 Flow Cell)是仪器核心部件,被测样品在此与激光相交。流
动室由石英玻璃钢制成,并在石英玻璃中央开一个孔径为
Bernoulli方程,

P=(1/2)PV(勿略高度的变化),可见只要压力恒定,就可得到恒定的鞘液流流速,从而
可确保每个细胞流经激光照射区的速度不变。
(Text)
从图
1-2-5可以知道,真空泵产生压缩空气,通过鞘液压力调节器加在鞘液上,一恒定
的压力(压力的大小由工厂设定),这样鞘液以均速运动流过流动室,在整个系统运行中流
430×180μm的长方形孔,供细胞
单个流过,检测区在该孔的中心,这种流动室的光学特性良好,流速较慢,因而细胞受照时

流式细胞术分析技术及应用

流式细胞术分析技术及应用

活化T淋巴细胞 CD3+HLA-DR+ CD4+HLA-DR+ CD8+HLA-DR+ CD4+CD25+ CD8+ CD25+ CD8+CD38+HLA-DR+
B淋巴细胞(19+) CD19+CD23+ CD19+CD5+ CD19+CD5+CD23+
NK细胞CD3+CD(16+56)+ CD3+CD57+
淋巴细胞亚群数量检查意义
疾病 自身免疫病 AIDS
CD3 CD4
CD8
降低
增高
降低 严重降低 增高
CD4/CD NK 8
降低
降低
降低
SARS
降低 降低
慢性活动性肝炎、肝硬化
降低
肿瘤
降低 降低
降低
降低
正常或增高 降低
增高
降低
降低 降低 降低
非特异性的先天免疫细胞
γδT细胞:占外周血T细胞的10%以下,非抗原依赖型免疫细胞 ,在传染病、肿瘤病人外周血数量增加,表达CD3量较普通T细 胞多 NK细胞:占外周血淋巴细胞8-25%,传染病和肿瘤病人数量 偏低。NK细胞可以根据NKR的不同而分类,丙型肝炎的发生和 预后可能与NK细胞的表型相关 树突状细胞(DC):分布在淋巴组织和外周血,机体主要的抗 原提呈细胞 Treg细胞:调节性T细胞,自身免疫性疾病的发生关系密切
淋巴细胞亚群
名称
辅助性/诱导性T细胞(Th/Ti)
辅助性T细胞(Th) 诱导性T细胞(Ti)
功能 辅助和诱导细胞免疫和体液免疫

流式细胞术(上)

流式细胞术(上)

厦大分析测试中心流式细胞仪
Beckman公司EPICS XL分析型流式细胞仪
BD公司FACSVantage SE分选型流式细胞仪
流式细胞仪的特点
• • • • •
实现对单列细胞或生物颗粒进行逐个检测; 实现高通量检测,最快可达数万个每秒; 可进行多参数测量,并具有明显的统计学意义; 定性或定量分析细胞; 分选特定性状或功能的细胞。
光源系统
• • • •
激发光源:需要良好的单色性和单向性 按光源种类:弧光灯和激光器 按冷却方式:空气冷却激光器和水冷却激光器 BD公司FACSVantage SE分选型流式细胞仪: 488nm和紫外同时激发 的Coherent Enterprise水冷激光器; 633nm的空冷氦-氖激光器
• Beckman公司EPICS XL分析型流式细胞仪:488nm氩离子空冷激光器
流式细胞仪的发展历史
• • • • • • • • • • •
起源: 1934年--- Moldvan毛细管细胞计数仪 雏形: 1947年--- Coulter细胞计数器 1953年---第一台流式细胞分析仪Coulter Counter Model A 1974年世界上第一台激光流式细胞仪FACS-I 1975年研制出世界上第一台带计算机的流式细胞仪 1997年世界上第一台单激光四色数字化流式细胞仪 2003年世界上第一台单激光五色的流式细胞仪 2009年世界上第一台三激光十色的分析型流式细胞仪 …… 自1981年,北京师范大学生物系引进中国第一台流式细胞仪(FACS Ⅲ, BDIS)至今,各种型号的流式细胞仪在国内安装使用已超过 400 台
测量。
• 在细胞膜表面抗原等的检测时,细胞膜表面抗原的分布有时要相差
几十倍,甚至几万倍。如用线性放大器,将无法在一张图上清晰地 将细胞阳性群、阴性群同时显示出来通常使用对数放大器。

质谱流式发展史

质谱流式发展史

质谱流式发展史质谱流式发展史可以追溯到20世纪初。

以下是质谱和流式技术发展的主要历程:1. 质谱技术的起步(20世纪初):- 1900年左右,质谱技术首次出现,由J.J. Thomson发明。

他使用了质谱仪来研究带电粒子的质荷比。

- 随后的几十年中,质谱技术逐渐发展,应用于分析各种化合物的结构和组成。

2. 质谱技术的进化(20世纪中叶):- 20世纪50年代,质谱仪器的改进和电子轰击离子源的引入使得质谱技术在化学分析中得到广泛应用。

- 60年代,飞行时间质谱和四极质谱等新型仪器的出现进一步提高了分析性能。

3. 流式细胞术的诞生(1960年代):- 1968年,美国科学家Wolfgang Göhde首次提出流式细胞仪的概念。

他的设想是通过单个细胞的快速检测来进行细胞分析。

4. 流式细胞仪的发展(1970年代至今):- 1970年代初,第一台商业化的流式细胞仪问世,这一技术迅速在生物医学领域得到推广。

- 随着时间的推移,流式细胞仪的功能逐渐增强,可以实现更多参数的同时检测,例如细胞大小、形状、表面标记物等。

- 引入激光技术后,流式细胞仪的灵敏度和分辨率得到了大幅提高。

5. 质谱流式联用技术的兴起(1990年代至今):- 1990年代初,质谱和流式技术的结合成为可能,诞生了质谱流式联用技术(mass cytometry)。

- 这种技术结合了质谱的高分辨率和流式的高通量特性,广泛应用于细胞分析和蛋白质组学研究。

6. 技术不断创新(21世纪):- 当前,质谱流式联用技术仍在不断创新,涉及单细胞分析、蛋白质组学、代谢组学等多个领域。

- 新一代仪器的推出使得分析更加精准、高效,对生命科学研究和临床诊断有着重要的影响。

综上所述,质谱和流式技术的发展历程相互交织,不断推动了生物医学研究和分析技术的进步。

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细胞流动室
细胞流动室是FCM的心脏,它是根据流 体力学中的层流鞘液原理设计而成,其 结构包括石英小室形成的鞘液腔及插入 其中的样品管。细胞呈单个排列通过流 动室。
光源
常用激光器: 氢离子激光器 488nm兰色激光 氩离子激光器 氪离子激光器
聚光系统和检测系统
透镜、小孔、多种滤片 检测器、放大器将光信号变成电脉
荧光测量
激光与普通光线不同;激光是受激辐射, 普通光线是自发辐射。激光基本是沿着 直线传播,发散角很小,通常在10-6球 面度量级的立体角内,必要时很容易聚 焦到与细胞同一数量级。激光的亮度高, 即在单位面积、单位立体角内输出功率 特别大。激光还具有良好的单色性,这 些特点都是贡灯所不具备的。
荧光测量
检测器——光电倍增管和硅光电二极管
对从紫外到可见光的探测,有二类光电 器件可供选择:一类是真空光电器件; 另一类是半导体器件。后者在某些方面 有一定优点,如在强光照射时过载特性 较好,但在某些方面则明显地不及真空 光电器件。下面对光电倍增管和硅光电 二极管作一简单的比较。
流式细胞术中使用的多为氩离子激光器, 亦有用氪离子激光器或染料激光器以获 得不同的谱线者。氩离子激光器是一种 气体激光器,其频率稳定性高、相干性 好、寿命长。
荧光测量
氩离子激光器是通过气体放电使氩离子 电离并激发,实现粒子数反转而产生激 光,谱线共十余条,其中绿光514nm和 蓝光488nm两条谱线最强,几乎占总输 出功率的80%。由于这种激光在气体放 电过程中要使氩离子一次电离必须供给 相当大的能量,所以要求有几百伏和每 平方毫米几个安培的稳定电源。
流式细胞术的发展史
1934年细胞在显微镜载物台的毛细管中流过。 1949年流动的悬浮粒子计数方法—Coulter效应。 1967年发展了一种液流束、照明光轴、检测系统
三者垂直的流失细胞仪。 80年代出现了完善的流失细胞仪。
概述
流式细胞术(Flow Cytometry, FCM)是一种 自动分析细胞的高技术,其原理是悬浮在液体 中的分散细胞一个个地依次通过测量区,当每 一个细胞通过测量区时产生电信号,这些信号 可以代表荧光、光散射,光吸收或细胞的阻抗 等。这些信号可以被测量、存贮、显示,于是 细胞的一系列重要的物理特性和生化特性就被 快速地、大量地测定。
通过测量区的细胞被激发产生荧光。在 与入射光束和液柱垂直的方向放置光学 系统(透镜、光阑、滤片和检测器等) 用以收集荧光信号。图中的阻断滤片用 于阻挡激发光,二色性反射镜用于选择 被测荧光波长,荧光检测器是光电倍增 管(PMT),散射光检测器是光电二极 管,用来收集前向角散射光(FSC)。
细胞分选(cell sorting)的工作原理
散射光与细胞参量间的关系与散射角、
照射光束的形状、收集散射光立体角的 大小等都有关。在流式细胞术中常被利 用的有前向角散射(FSC)和侧向散射 (SSC),前者亦称0°散射,后者亦称 90°散射。
荧光测量
荧光信号是由对细胞进行染色的特异性 荧光染料受激后发射的。荧光波长与激 发光波长不同且强度较弱,为此就要使 用滤片以滤除非荧光信号并使用灵敏的 探测器。下面我们将分别进行讨论。
流式细胞仪的 分选原理
流式细胞仪原理示意图
散射光的测量
在流式细胞术中,从光的散射信号可 以得到非常有价值的信息。因为细胞 对光的散射是细胞在未遭受任何破坏 情况下固有的特性,所以可以用散射 光的信号对未染色的活细胞进行分析 和分选。
细胞在液流中通过测量区时,经激光照 射,细胞向空间360°立体角的所有方 向散射光线,散射的信号与细胞的大小、 形状,质膜和细胞内部的折射率有关。 经过固定和染色的细胞,因折射率有了 变化,故其散射状况与未固定或未染色 的不同。
液滴形成信号的频率约30KHz,此信号 加在压电晶体上使之产生同频的机械振 动,流动室也就随之振动。于是液柱断 裂成一连串均匀的液滴,其形成的速度 为每秒3万个。细胞通过喷嘴的速度大约 每秒2000个以下,如以2000个计算则 平均每15个液滴中有一个液滴包有细胞, 而其他液滴无细胞。细胞的性质是在进 入液滴以前已经被测定了的。
细胞分(cell sorting)的工作原理
如果其特性与被选定要进行分选的细胞 特性相符,则仪器在这个被选定的细胞 刚形成液滴时给整个液柱充以指定的电 荷。这样,当被选定的细胞形成液滴时 就带有特定的电荷,未被选定的细胞形 成的细胞液滴及不包含细胞的空白液滴 不被充电,也不带电荷。带有电荷的液 滴向下落入指定的收集器内,从而完成 了细胞分类收集的目的。
由于现代荧光技术和多参数相关测量技 术的发展,流式细胞术在细胞群体或组 成群体的亚群进行定量分析时,又具有 其他手段无法比拟的优越性。
用飞点扫描技术或缝隙扫描技术得到了 细胞形态学方面低分辨率的信息,从而 改变了流式细胞仪零分辨率的传统观点。
流式细胞仪的结构
FCM是由细胞流动室、光源、聚光 装置、信号检测器、电子计算机及 高级别仪器具有的细胞分选装置构 成。
冲信号
计算机
信号变成数据文件存储、分析。
流式细胞仪的工作原理
待测细胞被制备成单个细胞的悬液,经 特异性荧光染料染色后放入样品管中, 在气体的压力下进入流动室。流动室内 充满鞘液,在鞘液的约束下,细胞排成 单列由流动室的喷嘴喷出,成为细胞液 柱。液柱与入射的激光束垂直相交,相 交点称为测量区。
流式细胞仪的工作原理
上述特性可以是细胞的大小、活性,核 酸的数量、酶、抗原等等。仪器还可以 根据所规定的参量把指定的细胞亚群从 整个细胞群体中分选出来。
流式细胞术在当前的细胞生物学、免疫 学、肿瘤学、血液学、遗传学、病理学、 临床检验学等各领域有着十分广泛的用 途。
流式细胞术是对悬液中的细胞或细胞器进行快速 可达每秒钟数千个乃至上万个细胞。这样,它就 可与显微镜相互补充。显微镜术可以研究组织的 结构、细胞定位和荧光在细胞中的分布;而多数 流式细胞术是一种零分辨率的仪器,它只能测量 一个细胞的总核酸,总蛋白等而不能测量细胞中 某一特定部位的核酸或蛋白,这是它的不足之处。
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