[发明专利]一种基于拉曼光谱测量的细胞培养液质量检测方法

说明书

本发明公开了一种基于拉曼光谱测量的细胞培养液质量检测方法，包括如下步骤：细胞培养液的采集；拉曼光谱信号的采集、处理和分析；使用拉曼光谱技术测量细胞培养液中代谢产物的原始拉曼光谱信号；判断原始拉曼光谱信号是否合格，对合格的原始拉曼光谱信号进行数据信号处理，得到可分析信号；再对可分析信号进行差异统计分析得到差异信号，利用差异信号建模，并利用支持向量机对差异信号进行分类，对正常和异常的细胞培养液光谱信号进行区分，得到细胞培养液质量结果。本发明通过拉曼光谱检测细胞培养液中差异信号，检测出细胞培养液质量，从而达到无创评价细胞生长状态的目的，且本发明便捷有效、低成本，可大规模产业化、流程化。

技术领域

本发明属于细胞培养液检测领域，尤其涉及一种基于拉曼光谱测量的细胞培养液质量检测方法。

背景技术

使用拉曼光谱技术结合化学计量学方法可开发出一种快速、高效且无创的检测方法，用于评价复杂组分的细胞培养液，从而判断细胞生长状态。由于不需要进行复杂的样本制备，且水没有响应信号，拉曼光谱技术在对多组分水溶液检测上具有显著的优势。光谱技术操作方便，成本低廉，已广泛应用于医学领域，在应用理念和技术创新方面具有突破性。

在实际应用中，迫切需要一种能够快速、准确且成本较低的细胞活性鉴定技术。低分子量代谢物作为细胞调控进程中的最终产物，可以揭示生物系统对营养及环境因素改变的应答，更快速地反映细胞活力。因此，可以通过测量细胞培养液中的代谢产物变化和培养基消耗偏好来对细胞生长质量进行评估。

对于细胞培养液影响细胞发育的机理方面，早期有较多研究集中在分析某几种明确的代谢物，以作为生物标记物来表征细胞发育潜力，但由于代谢物水平存在时序性和多样性，目前并无明确的生物标记物可以在所有的培养条件和培养过程中适用，哪些成分对细胞生长活性起核心作用也没有定论。近期有研究关注于分析整个代谢指纹图谱，即对特定生理阶段或发育期细胞中所有低分子量化合物(相对分子量<1000)的动态定量分析。

当前使用拉曼光谱法检测细胞培养液的研究尚处于发展阶段。现有技术中有使用AVALON拉曼光谱仪检测了五种化学成分清晰的混合物溶液，如多种氨基酸、多种有机酸或无机酸等，使用主成分分析法和独立软模式类簇法进行数据分析比较，所建立的分析模型可准确的进行培养基质量鉴定。还有使用拉曼光谱仪检测多种CHO细胞培养液，使用最小二乘法进行数据分析，建立了拉曼光谱法在线无创实时测定培养液中葡萄糖和乳酸含量的方法。本文在已有研究的基础上，通过检测同一类型细胞在同等培养条件下的培养液的拉曼光谱，使用支持向量机法对数据进行分类建模，建立了完善的数据采集、预处理及数据建模流程，实现了高效的且无创的细胞生长活性鉴定，可进一步推广做临床应用。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种准确率高、检测流程简便、成本低廉的基于拉曼光谱测量的细胞培养液质量检测方法。

技术方案：一种基于拉曼光谱测量的细胞培养液质量检测方法，包括如下步骤：

(1)细胞培养液的采集：取经细胞培养一段时间的细胞培养液；

(2)拉曼光谱信号的采集：使用拉曼光谱技术测量步骤(1)所得细胞培养液中代谢产物的原始拉曼光谱信号；判断原始拉曼光谱信号是否合格，是则进入步骤(3)，否则，重复对该细胞培养液进行拉曼光谱技术测量；

(3)拉曼光谱信号的处理：对步骤(2)获取的合格原始拉曼光谱信号进行数据信号处理，得到可分析信号；

(4)拉曼光谱信号的分析：对步骤(3)得到的可分析信号进行差异统计分析得到差异信号，利用差异信号建模，并利用支持向量机对差异信号进行分类，对正常和异常的细胞培养液光谱信号进行区分，得到细胞培养液质量结果。

进一步的，所述步骤(1)中所取的细胞培养液为7微升。

进一步的，所述7微升细胞培养液放置在微量溶液检测池中。