新技術能夠精確測量單個活細胞"體重"

圖片說明:傳統測定方法示意圖。(圖片來源:ThomasBurg)

美國麻省理工學院的科學家首次開發出一種新技術,能夠對單個活細胞的品質進行高精度測量。該技術的實現基於一種微機械探測器(micromechanicaldetector),它有望使科學家開發出便宜而且輕便的醫學診斷設備,同時也為細胞分化研究提供了一種新的工具。該研究成果發表在4月26日的《自然》雜誌上。

論文高級作者、MIT生物工程和機械工程系副教授ScottManalis表示,MIT此次的新技術不同於傳統方法,在測量時可以保持細胞的流動性。除了測定細胞,該技術還可用於測量奈米顆粒或者生物分子的亞單層(sub-monolayer),精度比商業感測器高6個量級。Manalis表示,“我們追求的方向之一就是基於品質測定的流式細胞技術(flowcytometry,一種在流體狀態下觀測特殊細胞的技術)。”

傳統的品質測定方法能夠達到的精確度為10-21克,但只能針對無生命的物體,因為整個過程要在真空中進行。傳統方法通過測定真空中一塊微小的共振板在放上被測分子前後的振動頻率改變,來確定分子的品質。由於真空會使活細胞死亡,因此,活細胞品質的測定必須在流體中進行,這就大大降低了測量的精度。

此次,MIT的研究人員將包含被測樣品的流體放在共振板之上,仍然保持在真空中振動。不同的是,生物樣品由一個橫貫板面的微通道(microchannel)通過整個裝置,並不會影響板面的振動。

到目前為止,新裝置的測量敏感度已經達到稍低於10-15克的水準。不過Manalis堅信,通過未來幾年的改進,這一數字還能繼續小幾個量級。

研究人員已經開始關注新技術潛在的應用價值。其中很有希望的一個領域就是通過模擬流式細胞技術的計數能力,來監控艾滋病患者的CD4淋巴細胞。Manalis表示,由於新裝置的製造利用的仍是傳統半導體加工技術,因此,未來相關的檢測裝置將會更便宜,有望實現普遍的商業使用。

此外,受蛋白質形成的影響,細胞在分化時會有相應的品質變化,而新的技術也為單個細胞分化的追蹤研究開闢了新的道路。

圖片說明:MIT科學家利用具有微通道的晶片實現細胞品質的精確測定。(圖片來源:ThomasBurg)