一種測量細胞變形性的方法
2023-07-11 01:06:56
專利名稱：一種測量細胞變形性的方法
技術領域：
本發明涉及一種測量細胞變形性的方法，既能用於測量單個細胞的流變特 性，又能用於同時測量大量細胞變形性的統計分布，屬於細胞力學、生物力學及 生物醫學工程等領域。
背景技術：
測量細胞的變形性， 一直是生物科學家、生物物理學家及醫學界所關心的課 題。細胞的變形能力主要由細胞骨架決定，腫瘤細胞的細胞骨架與正常細胞比較 存在明顯的差別，他們的變形性也存在明顯的差異。有研究表明，發生癌變的細 胞比正常細胞柔軟，更容易變形，更易於癌症轉移。事實上，細胞發生癌變前， 細胞的一些性質就已經發生了改變，如細胞完全癌變前，其變形性質就有了變化， 細胞的變形性可以作為細胞癌變前的一個重要信號，因此，細胞變形#的測量具 有重要的臨床意義和實用價值，可以為癌症的早期診斷提供有效方法。但是由於 缺乏有效的細胞變形性測量方法，到目前為止還沒有類似的應用產品。
目前，測量細胞變形性的方法有流體剪切法、微管吸吮技術、離心技術、 壓電細胞傳感檢測技術、原子力顯微術、雷射衍射法、磁珠微流變技術等。這些 檢測方法都有各自的優缺點，如微管吮吸法，經過多年不斷的改進和發展，目前 是研究細胞力學性能的主要方法之一，但這種方法只能反映單個細胞變形性，無 法在短時間內估計群體細胞的變形性，所以不適合臨床應用；再如雷射衍射法， 此法測定重複性好，可以分析細胞變形性與剪切應力的關係，但只能得到細胞群 體的變形情況，不能反映單個細胞的變形性，且雷射衍射儀的價格比較昂貴。其 中的流體剪切法由於其可以進行長時間的細胞培養，已成為人們用來體外研究細 胞受切應力作用下的細胞粘附、變形特性的主要方法之一，這方面的工作需要不 斷的探索和改進。根據使流體產生流動的方式不同，流體剪切裝置可分為:平行 平板流動腔、錐板式流動腔、板一板流動腔、圓柱管和徑向流裝置等。有文獻報
道了一種體外細胞培養裝置中的漸縮固定平板流動腔，將培養的細胞放在下平板 上，剪應力從腔體入口到出口是變化的，因此只要做一次實驗，就可得到體外培 養細胞受到一區間連續剪應力作用下的結果。若將構成漸縮固定平板流動腔的兩 平板之間的距離縮小，由動力系統提供驅動力，驅使細胞懸浮液在流動腔中流動， 不同的細胞變形能力有強弱之分，所以它們通過流動腔時的變形性也不一樣，這 種流動腔非常適合研究細胞的變形性。
發明內容
技術問題本發明的目的是對現有的流動腔進行改進，提供一種測量細胞變 形性的方法，可用於細胞力學、生物力學及生物醫學工程等領域。 技術方案本發明的測量細胞變形性的方法包括以下步驟
a. 由一個高度遠小於橫向和縱向尺寸的漸縮固定平板流動腔組成細胞擠
壓腔；
b. 由流體動力系統提供驅動力，驅使細胞懸浮液在所述的細胞擠壓腔中 流動，通過顯微成像捕獲系統採集細胞通過細胞擠壓腔時被擠壓移動的數據；
c. 計算分析細胞在細胞擠壓腔中的數據得到細胞的變形性。 漸縮固定平板流動腔的高度是漸縮的，且在入口端的腔體高度大於細胞的直
徑，而在出口端附近的腔體高度小於細胞的直徑。
所述的微成像捕獲系統由生物顯微鏡、CCD、數據採集卡和計算機組成。 測量細胞通過流動腔時被擠壓移動的有關數據包括腔體尺寸、流體參數、細
胞尺寸、細胞在一定時間內的位置移動，最後得到細胞變形性指數或分布。 有益效果本發明所述的測量細胞變形性的方法，具有以下優點
1. 本發明可測量細胞的變形性；
2. 本發明既能用於測量單個細胞的流變特性，又能用於測量大量細胞變形性 的統計分布；
3. 本發明的方法所需設備簡單、操作簡便。
圖1是本發明的測量細胞變形性的方法的示意圖，其中有漸縮固定平板流動 腔l、動力泵2、顯微鏡3、蓄水池4、 5。
具體實施例方式
本發明測量細胞變形性的方法如圖1所示，流動腔裝置是整個系統的核心部 分，它是一個高度遠小於橫向和縱向尺寸的漸縮固定平板流動腔。動力系統提供 驅動力，驅使流體在系統中流動，通過顯微觀測和圖像捕獲系統，採集細胞通過 流動腔的過程，最後將上述信息提供給計算機分析，從而測量出細胞的變形性。
測量細胞變形性的方法的具體包括以下步驟
a. 由一個高度遠小於橫向和縱向尺寸的漸縮固定平板流動腔組成細胞擠
壓腔；
b. 由流體動力系統提供驅動力，驅使細胞懸浮液在所述的細胞擠壓腔中
流動，通過顯微成像捕獲系統採集細胞通過細胞擠壓腔時被擠壓移動的數據；
c. 計算分析細胞在細胞擠壓腔中的數據得到細胞的變形性。
漸縮固定平板流動腔的高度是漸縮的，且在入口端的腔體高度大於細胞的直 徑，而在出口端附近的腔體高度小於細胞的直徑。
所述的微成像捕獲系統由生物顯微鏡、CCD、數據採集卡和計算機組成。 測量細胞通過流動腔時被擠壓移動的有關數據包括腔體尺寸、流體參數、細 胞尺寸、細胞在一定時間內的位置移動，最後得到細胞變形性指數或分布。
權利要求
1.一種測量細胞變形性的方法，其特徵在於該方法包括以下步驟a.由一個高度遠小於橫向和縱向尺寸的漸縮固定平板流動腔組成細胞擠壓腔；b.由流體動力系統提供驅動力，驅使細胞懸浮液在所述的細胞擠壓腔中流動，通過顯微成像捕獲系統採集細胞通過細胞擠壓腔時被擠壓移動的數據；c.計算分析細胞在細胞擠壓腔中的數據得到細胞的變形性。
2. 根據權利要求1所述的測量細胞變形性的方法，其特徵在於漸縮固定平 板流動腔的高度是漸縮的，且在入口端的腔體高度大於細胞的直徑，而在出口端 附近的腔體高度小於細胞的直徑。 .
3. 根據權利要求1所述的測量細胞變形性的方法，其特徵在於所述的微成 像捕獲系統由生物顯微鏡、CCD、數據採集卡和計算機組成。
4. 根據權利要求1所述的測量細胞變形性的方法，其特徵在於測量細胞通 過流動腔時被擠壓移動的有關數據包括腔體尺寸、流體參數、細胞尺寸、細胞在 一定時間內的位置移動，最後得到細胞變形性指數或分布。
全文摘要
本發明涉及一種測量細胞變形性的方法，由高度遠小於橫向和縱向尺寸的漸縮固定平板流動腔及顯微成像設備構成細胞變形性的測量系統，流體動力系統提供驅動力，驅使細胞懸浮液在流動腔中流動，細胞被漸縮固定平板擠壓，通過顯微成像捕獲系統採集細胞通過流動腔時被擠壓的數據，最後分析這些數據信息，從而檢測出細胞的變形性。本發明的方法所需設備簡單，操作簡易，既能用於測量單個細胞的流變特性，又能用於同時測量大量細胞變形的統計分布，可用於臨床診斷、生物醫學的科學研究。
文檔編號G01N33/48GK101358962SQ20081019642
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月9日 優先權日2008年9月9日
發明者張玉萍, 單 朱, 李樹春, 汪燕豔, 肖忠黨, 黃寧平 申請人:東南大學