北大科研進展

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信息學院電子學系葉安培教授課題組在新型單細胞無損識別與精確提取方面取得重要進展

單細胞研究是當今生物醫學領域備受關注的熱點方向之一。傳統生物學對細胞進行識別,往往需要借助染色等標記方式,導致細胞的損傷甚至死亡,限制對同一特定細胞的進一步分析和應用。近日,北京大學信息科學技術學院電子學系、納米器件物理與化學教育部重點實驗室葉安培教授課題組設計了一款生物芯片,并結合自主開發的“拉曼-光鑷”技術,在快速、精確、無損、低成本單細胞識別與提取技術方面取得重要進展。

該生物芯片基于常見的聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料,制作過程無需傳統光刻等微加工工藝,成本低廉。在該芯片上,首先利用拉曼光譜進行無標記單細胞識別,然后用光鑷對其進行無接觸操縱分離,從而實現單個特定細胞的無損識別和精準提取。課題組憑這一技術,成功地進行了胃癌BGC823細胞、人血紅細胞和白細胞以及微生物大腸桿菌的單細胞的無標記識別與提取,并通過單細胞拉曼光譜分析做了癌細胞的異質性定量分析、白細胞亞型分類和紅細胞的脫氧/氧合狀態的甄別。細胞活性檢測和形態對比分析表明,此種單細胞提取方法的成功率高于90%,且能夠與其他單細胞技術(如單細胞測序)很好地兼容,因此為特定單細胞多角度分析提供了一種新的技術途徑。

2019628日,基于這項研究工作的論文《一種生物芯片與拉曼光鑷結合實現單個細胞的無損識別與精準分離》(Nondestructive identification and accurate isolation of single cells through a chip with Raman optical tweezers)在線發表于美國化學會(ACS)出版的分析領域頂級期刊《分析化學》(Analytical Chemistry);電子學系2016級博士研究生方藤為第一作者,葉安培為通訊作者。

上述研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金-通用技術基礎研究聯合基金的資助;大腸桿菌由中國科學院微生物研究所杜文斌研究員課題組提供。

原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.9b01604

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