在数量巨大的正常细胞中辨别和分离出一些罕见细胞类型的能力对于某些疾病的早期诊断、治疗来说正在变得越来越重要。
在体内自由移动的癌细胞就是一个很好的探测对象。通常情况下，在一亿健康细胞中也只有一小撮不安分的“游离者”，然而这其中就有导致癌症患者死亡的前兆-----转移癌细胞。除了癌细胞以外还有用于再生医学的干细胞及其他类型的细胞。
不幸的是，检测和识别这些细胞是很困难的。要取得良好统计学的准确性需要一台自动化、高通量的仪器可以在相当短的时间内对数以百万计的细胞进行形态上的检测和辨别。配备了数码相机的显微镜是目前唯一能做这个的设备，但是它对于这项研究内容来说还是太慢了以至于难有作为。
如今，加州大学洛杉矶分校的工程师们开发了一种全新的光学显微镜，可以让这项艰巨的任务变得轻松很多。
“相机要抓拍上这些难以捉摸的细胞，必须具备在非常高的帧幅数下，持续捕获并对数以百万计的图像进行数字化处理的能力。”加州大学洛杉矶分校亨利光电主席Bahram Jalali 说：“传统的CCD和CMOS摄像头达不到这样的速度和灵敏度，因为从像素阵列读取数据需要时间。
目前流式细胞仪检测方法具有较高的吞吐量，但是因为它依靠单点的光散射而不是拍照，所以对于检测那些罕见的细胞类型来讲不够灵敏和准确。为了克服这些限制，加州大学洛杉矶分校的的生物工程学副教授，领导一个专长包括光学、高速电子、微流体及生物技术的跨学科研究团队开发出了灵敏度具备实时探测含量为百万分之一的稀有细胞能力的高通量流式光学显微镜。这台装置拥有每秒10万细胞的血液筛查能力，比传统的基于成像的血液分析仪高出约100倍的吞吐量。初步结果表明，这种新技术有可能迅速启用在从大量血液中检测极稀少的循环癌细胞，提升癌症早期检测和放射治疗的效率。
High-throughput single-microparticle imaging flow analyzer.
K. Goda, A. Ayazi, D. R. Gossett, J. Sadasivam, C. K. Lonappan, E. Sollier, A. M. Fard, S. C. Hur, J. Adam, C. Murray, C. Wang, N. Brackbill, D. Di Carlo, B. Jalali.
Optical microscopy is one of the most widely used diagnostic methods in scientific, industrial, and biomedical applications. However, while useful for detailed examination of a small number (< 10,000) of microscopic entities, conventional optical microscopy is incapable of statistically relevant screening of large populations (> 100,000,000) with high precision due to its low throughput and limited digital memory size. We present an automated flow-through single-particle optical microscope that overcomes this limitation by performing sensitive blur-free image acquisition and nonstop real-time image-recording and classification of microparticles during high-speed flow. This is made possible by integrating ultrafast optical imaging technology, self-focusing microfluidic technology, optoelectronic communication technology, and information technology. To show the system’s utility, we demonstrate high-throughput image-based screening of budding yeast and rare breast cancer cells in blood with an unprecedented throughput of 100,000 particles/s and a record false positive rate of one in a million.
文献链接：High-throughput single-microparticle imaging flow analyzer
