微流控芯片光學(xué)檢測(cè)技術(shù)之熱透鏡顯微檢測(cè)
熱透鏡顯微( Thermal lens microscopy,TLM) 檢測(cè)
熱透鏡技術(shù)有兩個(gè)激光器產(chǎn)生兩柱激光,其中激發(fā)光柱激發(fā)樣本,探針光柱測(cè)量折射率的變化。由于光吸收分子的濃度與熱透鏡效應(yīng)成線性相關(guān)關(guān)系,所以通過(guò)測(cè)量由于TLS 導(dǎo)致的探針光柱的會(huì)聚或分散可以進(jìn)行定量分析。TLM 適于結(jié)合微流道檢測(cè),因?yàn)?a title='微流控芯片' target='_blank' href='https://www.www.yhsczx.cn/yiqi/' class='seolabel'>微流控芯片中矩形流道中的檢測(cè)比在圓形的毛細(xì)管中更容易校準(zhǔn)。Kitamori 及其研究組在微流控芯片上細(xì)胞培養(yǎng)及TLM 檢測(cè)分析方面多有建樹(shù)。微流控芯片上細(xì)胞培養(yǎng)和對(duì)流體的控制,可以高度模擬細(xì)胞在體內(nèi)的真實(shí)環(huán)境,而TLM 可以實(shí)時(shí)無(wú)標(biāo)記地監(jiān)測(cè)細(xì)胞對(duì)外界刺激條件的響應(yīng)。Jang 等用TLM 在微流控芯片上研究了流體切應(yīng)力對(duì)成骨細(xì)胞分泌表達(dá)蛋白的影響。在連續(xù)灌流的玻璃微芯片系統(tǒng)中培養(yǎng)可表達(dá)GFP 標(biāo)記基因的鼠MC-3T3 E1 成骨細(xì)胞,用TLM 測(cè)量芯片上堿性磷酸酶( ALP) 的表達(dá),證明在微流道中,切應(yīng)力( 0. 07 dyne /cm2 ) 作用能增加成骨細(xì)胞的GFP 表達(dá)和分化; 另外在含有骨形成蛋白2 的分化培養(yǎng)基中,微流道中細(xì)胞培養(yǎng)上清液中ALP 活性達(dá)到常規(guī)48 孔板靜態(tài)培養(yǎng)下活性的10 倍。此微芯片細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)能自動(dòng)化長(zhǎng)時(shí)期( 10 天) 監(jiān)測(cè)細(xì)胞并進(jìn)行成骨細(xì)胞分化分析。Sato 等用石英玻璃微流控芯片培養(yǎng)鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),然后將含有神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸的溶液注入到芯片上刺激培養(yǎng)的神經(jīng)元釋放逆行信使分子花生四烯酸,之后用UV-TLM 檢測(cè)分析。測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度依賴于谷氨酸溶液的濃度,而且神經(jīng)元釋放逆行信使分子也與谷氨酸溶液的濃度相關(guān)。這個(gè)系統(tǒng)適合于細(xì)胞釋放超痕量化學(xué)物質(zhì)的時(shí)間變化監(jiān)測(cè)。微流控芯片TLM 檢測(cè)系統(tǒng)還可以模擬和監(jiān)測(cè)細(xì)胞體內(nèi)環(huán)境下對(duì)多種刺激條件的細(xì)胞響應(yīng),用于代謝和藥物篩選。Goto 等在玻芯片上培養(yǎng)巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞,通過(guò)控溫設(shè)備控制芯片3 個(gè)不同區(qū)域溫度不同,然后用TLM 監(jiān)測(cè)細(xì)胞在脂多糖刺激下NO 的釋放過(guò)程( 見(jiàn)下圖) 。與常規(guī)方法相比,對(duì)于NO 的檢出限從1 ×10 - 6 mol /L 降低到7 ×10 - 8mpl /L,檢測(cè)時(shí)間由24 h 縮短到4 h。
TLM 由于其高檢測(cè)靈敏性和高分辨率,還用于監(jiān)測(cè)微流道上單個(gè)細(xì)胞表面及內(nèi)部分子的分布情況,并且可以定量檢測(cè)識(shí)別目標(biāo)分子。Tamaki 等用小型TLM 結(jié)合微芯片監(jiān)測(cè)成神經(jīng)細(xì)胞瘤-神經(jīng)膠質(zhì)瘤雜交細(xì)胞中細(xì)胞色素C在凋亡過(guò)程中由線粒體到胞質(zhì)溶膠中的分布過(guò)程。在芯片微槽( 體積為1 μL) 中培養(yǎng)細(xì)胞以模擬細(xì)胞的體內(nèi)環(huán)境,在微流道進(jìn)行流體操縱和檢測(cè),細(xì)胞色素C 的含量約為10 - 20 mol。此外Kakuta等發(fā)展了一種芯片上TLM 免疫分析檢測(cè)方法,在凝膠上檢測(cè)了腦鈉素與其抗體相互作用的結(jié)合活性。TLM 檢測(cè)極其靈敏,與微流控結(jié)合對(duì)于細(xì)胞研究的模型已經(jīng)建立起來(lái),可以對(duì)單個(gè)細(xì)胞無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)檢測(cè),將是微系統(tǒng)的一個(gè)重要發(fā)展應(yīng)用技術(shù)。檢測(cè)時(shí)需要精細(xì)的光學(xué)校準(zhǔn)以達(dá)到檢測(cè)的最佳配置。
圖為:基于微芯片的生物分析系統(tǒng)
標(biāo)簽:  微流控芯片 光學(xué)檢測(cè)技術(shù) 熱透鏡 顯微檢測(cè)