[发明专利]光动力谐振式单细胞质谱仪及单细胞质谱获得方法

说明书

本发明提供的是一种光动力谐振式单细胞质谱仪及单细胞质谱获得方法。它由变频扫描强度调制型光镊模块(A)、谐振问询质谱探测模块(B)和光学成像模块(C)组成，其中变频扫描强度调制型光镊模块(A)能够捕获单细胞并利用光动力对其进行变频扫描式激振，谐振问询质谱探测模块(B)能够探测、收集并处理包含有单细胞质量分布信息的散射光信号，光学成像模块用于单细胞操作时的实时成像。本发明不仅能用于单细胞捕获操作，还可用于单细胞的质谱测量。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种光动力谐振式单细胞质谱仪及单细胞质谱获得方法，可用于单细胞质谱的测量，属于质谱仪器和单细胞分析技术领域。

(二)背景技术

细胞是组成生命体的基本单元，了解一个细胞中发生的生命活动对于我们认识生命过程有具有十分重要的价值。单细胞技术是当前生物学技术的前沿，可以给科学家提供许多新的生物学信息，不仅可以检验过去经典方法的结论，还可以发现许多新的规律。

不同的细胞内个体之间具有差异性，为了如实地反映细胞在结构和功能上对生物系统的正常运转所起到的作用，就必须从单细胞水平上对细胞中物质的组成和含量进行分析研究。但是单细胞分析研究却由于细胞的极小体积、极多的物质种类、极少的物质含量以及不同物质间显著的浓度差异而一度受阻。由于细胞内不同物质的质量有差异，因此质谱是一种很适合于单细胞分析的检测方法，它具有无需标记、极高的灵敏度以及多物质同时检测的能力，能如实地反映细胞内各物质成分种类和含量。

目前而言，所发展出的单细胞质谱仪均是基于多种离子化方法，这些方法能够对不同类型的样品进行解吸附/离子化，主要包括电喷雾/纳喷雾离子化(electrospray/nano-electrospray ionization，ESI/Nano-ESI)、激光剥蚀/激光解吸附离子化(1aserablation/laser desorption ionization，LA/LDI)以及二次离子电离(secondaryionization mass spectrometry，SIMS)等。被离子化后的物质具有不同的质量，质量不同的离子在磁场的作用下到达检测器的时间不同，其结果为质谱图。

上述的质谱仪技术均需要对单细胞进行破坏并对细胞内的物质成分进行提取，如何实现单细胞的实时、原位、动态检测是生命科学提出的一项很有挑战性的难题。本发明提出的光动力谐振式单细胞质谱仪是基于单细胞俘获光镊系统的质谱仪，其对单细胞质谱测量的实现原理与现存的基于物质离子化的质谱仪不同，它是依靠周期性变化的光动力来对细胞内不同结构和物质成分进行扫频式激励谐振，不同质量的结构和物质具备有不同的谐振频率，因此通过对激励谐振频率的扫描便能实现细胞质谱的测量。其能够实现对单细胞的实时、原位、动态质谱检测功能，具备有十分重要的科学意义和应用价值。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种光动力谐振式单细胞质谱仪及单细胞质谱获得方法。

本发明的目的是这样实现的：

该光动力谐振式单细胞质谱仪由变频扫描强度调制型光镊模块(A)、谐振问询质谱探测模块(B)和光学成像模块(c)组成。所述系统中：1)变频扫描强度调制型光镊模块(A)的俘获光束的强度能够被周期性调制，并且调制的频率连续扫描式可调，该俘获光束不仅能够对单细胞实现准静态俘获，并且随着光强调制频率的扫频式变化，单细胞及其内部的细胞器、大分子会被逐一激励谐振；2)谐振问询质谱探测模块(B)利用问询光束对被捕获并谐振激励的细胞进行问询，然后收集并处理散射的包含有单细胞质量分布信息的散射光信号；3)光学成像模块(C)用于细胞的俘获操作的实时成像。

所述的变频扫描强度调制型光镊模块(A)的俘获光束的强度能够通过电光调制器进行周期性调制，该光束能够实现细胞的准静态俘获，并且由于光强被周期性调制，其分布于细胞表面及其内部的局部辐射压力的大小会发生周期性调制，当这种周期性的调制频率从小到大被扫描时，被俘获细胞及其内部的细胞器，大分子等会因为谐振频率的不同而逐一谐振响应。