离心场场流分离仪

作为液体活检的重要标志物之一,循环肿瘤细胞(CTCs)在外周血中的含量可以用来辅助判断患者的癌症病发状况。除此以外,CTCs对于肿瘤细胞转移行为等基础研究也具有非常重要的意义。然而人体血液中的CTCs含量极其稀少,通常仅有0~10个/mL,与之相对,红细胞、白细胞和血小板的含量则分别达到5×109 个/mL、4×106 个/mL和3×108 个/mL,而且肿瘤细胞在转移过程中可以通过上皮-间质转化(EMT)和间质-上皮转化(MET)来不断地改变自身的特征。正是由于其稀缺性和异质性,以及血液中复杂基质的干扰,CTCs的精准检测成为巨大的难题。 由于常规的光学分析手段在检出限和灵敏度上均难以达到直接检测的要求,因此通常在进行外周血中CTCs的检测之前,要通过一些样品前处理方法来实现其分离和富集。常采用的样品前处理方法可以分为物理法和化学法,物理法主要根据细胞在物理特征上的差异来进行分离,例如膜过滤分离和密度梯度离心,就是分别依据细胞的大小和密度来完成筛选。化学法则主要依靠生物大分子的特异性识别作用,例如抗原抗体相互作用,核酸适配体与靶标的选择性结合。　　上述样品前处理方法虽然能够在不同程度上实现CTCs的分离富集,但也存在着一定的缺陷。由于这些方法都是非连续性的,在吸附、洗脱和转移的过程中难免会造成细胞的丢失,加之CTCs本身的稀缺性,很容易导致假阴性结果的产生。利用微流控芯片功能集成的特点则可以很好地解决这一问题,CTCs的捕获、释放、计数及检测等操作均可在芯片上完成,连续的自动化处理可以有效减少人为误差的干扰。此外,微流控芯片所需要的进样量非常小,可以大大减少珍贵样品和试剂的消耗,降低检测成本。并且在微尺度下表面力的作用会明显放大,可以有效提高物质混合和反应的效率,实现快速高效的分离分析。因此,近年来多项研究尝试利用微流控芯片平台开展CTCs分离检测工作,取得了良好的效果。本文对微流控芯片技术用于CTCs分离检测的相关研究进展进行了综述,将采用的分离方法主要分为物理筛选和生物亲和两大类,同时囊括正向富集和反向富集两种策略。此外,对于近期发展的芯片原位检测CTCs新方法也进行了介绍。　　1、CTCs分离芯片研究进展　　作为商品化较为成功的CTCs分离检测系统,强生公司的CellSearch产品采用的是基于上皮细胞黏附分子(EpCAM)抗体特异性识别肿瘤细胞的方法,类似的方法在CTCs分离芯片中也被广泛使用,可以视作利用生物亲和作用进行CTCs分离富集的代表。　　另一方面,依据细胞在物理性质方面的差异,无须生物标志物的条件下即可实现CTCs的筛选,其中有无外力介入的被动分离方法,例如利用微尺度下流体力学中的惯性效应和黏弹性效应来进行筛分。　　也有外加物理场的主动分离方法,诸如介电泳、表面声波和光镊技术等。除了直接对CTCs进行特异性识别实现正向富集外,也可以通过选择性结合诸如白细胞等干扰,再将其排除,从而达到反向富集的效果。　　2、、芯片原位CTCs检测　　对于CTCs的检测,通常采取先进行细胞染色,再用荧光显微镜观察的方法,但该方法在灵敏度上有待提高,且重现性较差,需要手动操作和人工计数。　　此外,以荧光光谱为代表,一些常见的光谱检测手段也被广泛应用在芯片上CTCs的检测中。　　除了光学分析方法外,研究人员通过使用传感元件实现了CTCs芯片检测结果的数字化直读或可视化分析。　　3、总结与展望　　本文对CTCs分离微流控芯片的技术原理、分离策略和研究进展进行了综述。其技术原理主要分为物理筛选和生物亲和两大类,分离策略分为正向富集和反向富集两个方向。同时,介绍了CTCs芯片原位检测的主要技术方法和优化策略。随着微流控芯片技术的快速发展,其微尺度流体操控、微结构加工和集成传感检测能力得到极大提升,进一步推动了CTCs分离微流控芯片技术的发展。多项研究显示,以微流控芯片为平台来分离检测外周血中的CTCs,可以充分发挥芯片本身微量、高效、易于自动化和集成化的优势,最终实现对临床血液中CTCs的快速精准分析,在肿瘤早期诊断、复发与转移监测以及抗肿瘤药物评价等多个领域具有重要的应用空间。　　现阶段,CTCs芯片在筛选精度和筛选效率方面仍存在较大的提升空间。针对这一挑战,由于精准与高效二者难以兼得,未来的芯片设计应该更专注于单个目标的实现。一方面,针对基础研究,应当注重于提高CTCs筛选的细胞纯度及细胞活性。可以先利用惯性效应对血液进行粗分离,筛分出尺寸较大的白细胞和CTCs。再采用液滴分选的方法,通过免疫磁性分离实现CTCs的精确筛选。液滴分选技术能够达到单细胞分析的精度,利用液滴分选进行肿瘤细胞筛选也已有文献报道。另一方面,针对临床检测领域,研究重点则在于实现临床样本的高通量分析。可以采用电分析方法,依据不同种类细胞的比膜电容和细胞质电导率差异来设置恰当的阈值,对流经检测窗口的CTCs实现快速分析。此外,微流控芯片技术属于多学科交叉领域,CTCs芯片的发展同时也受益于微机电系统(MEMS)、材料学、流体力学和生物医学等研究领域的技术突破。随着相关领域研究技术的发展,CTCs芯片未来有望成为肿瘤基础研究和癌症早期临床诊断的重要平台。

真空离心浓缩仪除了化学、生物、医药等领域的使用外，在食品行业中是否同样适用？下面本文将详细介绍真空离心浓缩仪在制药及其他行业中的应用及实验室设备的选择。　　真空离心浓缩仪在制药中的应用　　　　真空离心浓缩仪主要应用于制药行业的浓缩和干燥过程中。在制药中，常常需要对生物样品进行处理，如DNA、RNA和蛋白质等。这些生物样品往往需要浓缩和干燥，以便进行后续的分析和处理。真空离心浓缩仪就是一种非常有效的浓缩和干燥设备。　　真空离心浓缩仪的工作原理是利用高速旋转产生的离心力，将样品中的液体或溶剂从样品中分离出来，从而达到浓缩和干燥的目的。这种设备具有高效率、高速度、低能耗、低成本等优点，因此在制药行业中得到了广泛应用。　　　　除了制药行业，真空离心浓缩仪在其他行业中的应用也非常广泛。例如：　　　　生物技术行业：在生物技术行业中，需要对生物样品进行处理和制备。真空离心浓缩仪可以用于浓缩和干燥生物样品，以便进行后续的处理和制备。　　　　环境科学行业：在环境科学行业中，需要对水样、土壤样品的进行处理和检测。真空离心浓缩仪可以用于浓缩水样、土壤样品中的有机溶剂，以便进行后续的检测和分析。　　食品科学行业：在食品科学行业中，需要对食品样品进行处理和分析。真空离心浓缩仪可以用于浓缩食品样品中的水分和其他液体，以便进行后续的分析和研究。　　　　真空离心浓缩仪在制药及其他行业中的应用越来越广泛，其作为一种重要的实验室设备，已经成为现代科学实验中不可或缺的一部分。在选择实验室设备时，必须充分考虑其品质和性能，以保证实验结果的准确性和可靠性。　　实验室设备选择　　　　实验室设备是进行科学实验的重要工具，其质量和性能直接影响到实验结果的准确性和可靠性。因此，在选择实验室设备时，必须充分考虑其品质和性能。以下是一些选择实验室设备的要点：　　品质保证：选择有品质保证的实验室真空离心浓缩仪，避免后期出现各种问题，影响实验进程和结果；性能比较：不同的实验室设备在性能上有所差异，因此在选择时需要对其性能进行比较。例如，转速、温度、压力等参数都需要考虑进去；使用方便：真空离心浓缩仪应该使用方便，操作简单，易于掌握。这样不仅可以提高实验效率，也可以减少操作失误带来的不必要的麻烦；经济实惠：在选择实验室设备时，需要考虑到其经济实惠性。选择性价比高的实验室设备，既可以减少实验成本，又可以保证实验的质量和效果。

离心机是生物学实验中必不可少的仪器，看似通用的仪器，却是有许多学问的，实验操作中我们需要了解离心机知识，能够合理利用它而更稳定地为我们的实验服务。离心机作为一种实验室通用仪器，几乎每个实验室都会配置一到两台甚至数台。大家对其并不陌生，我们整理了一些关于离心机及其转子种类的资料分享给大家。 一、离心技术的基本原理1、离心力（force, F）F = m * a = m * ω2r2a：粒子旋转的加速度m：粒子的有效质量，g为单位ω：粒子旋转的角速度，弧度/s为单位r：粒子的旋转半径，cm为单位2、相对离心力（relative centrifuge force, RCF）通常离心力常用地球引力（g）的倍数来表示，因而称为相对离心力（RCF）。常用数字×g来表示，例如13000g表示相对离心力为13000。相对离心力指在离心场中，作用与颗粒的离心力相当于地球重力的倍数，单位是重力加速度g（980cm/s2）。RCF = ma/mg = mω2r2/mg = ω2r2/g∵ω = 2π× （rpm）/60∴RCF = 1.119 × 10-5 × （rpm）2rrpm：revolutions per minute为每分钟转数由上式可知，只要给出旋转半径r，则RCF和rpm之间可以相互换算。由于转头的形状及结构的差异，每台离心机的离心管从管口至管底的各点与旋转轴之间的距离是不一样的，所以在计算时规定旋转半径均用平均半径rav代替，即最大半径rmax和最小半径rmin的平均值。一般，低速离心时常以转速rpm来表示，高速离心时则以g表示。报告离心条件时使用RCF比rpm要科学，因为它可以真实地反映颗粒在离心管内不同位置的离心力及其动态变化。 WIGGENS离心机均有RPM和RCF双显示功能，操作者可以一目了然的看到转速和离心力。 二、离心机的种类离心机按用途分为工业用离心机和实验用离心机。后者根据功能又分为制备性离心机和分析性离心机。制备性离心机一般用来分离各种生物材料，分离的样品量比较大，也是大多数科研实验室配备的离心机种类。分析性离心机常用来研究纯的生物大分子和颗粒的理化性质，一般有光学系统，可监测粒子在离心场中的行为，能推断物质的纯度、形状和分子量等，且都是超速离心机。此处和大家分享下几种实验室常用的制备性离心机。制备性离心机根据转速可分为普通离心机、高速离心机、超速离心机等。具体如下：1、普通离心机最大转速6000rpm左右，最大RCF接近6000g，容量为几十毫升至几升，分离形式是固液沉降分离，其转速不能严格控制，通常不带冷冻系统，室温操作，用于收集易沉淀的大颗粒物质，如：细胞等。在细胞培养实验室常常能见到。WIGGENS的UNICEN21系列台式通用离心机，提供了九种可选转头，每种转头根据客户的具体应用不同，配以不同的适配器，可以解决您几乎所有的实验室通用性离心的需要。2、高速离心机转速为2000-25000rpm，最大RCF为89000×g，最大容量可达3L，一般都有制冷系统，以消除高速旋转转头与空气之间摩擦而产生的热量，离心室的温度可以调节和维持在0℃-4℃，可以严格准确的控制转速温度和时间，并有指针或数字显示。通常用于微生物菌体、细胞碎片、大细胞器、硫酸铵沉淀和免疫沉淀物等的分离纯化工作，但不能有效地沉降病毒、小细胞器或单个分子。高速离心机是实验室中最常见的离心机类型，一般的分子实验室都会配备。WIGGENS的MICROCEN和BIOCEN系列高速离心机，是实验室高速，小量样品离心操作的理想选择。 3、超速离心机转速可达50000-80000rpm，RCF最高可达510000×g，离心容量由几十毫升至2升，分离形式为差速沉降分离和密度梯度区带分离，需严格配平（误差＜0.1g）。与高速离心机的主要区别是增加了真空系统。常用于分离亚细胞器、病毒、核酸、蛋白质和多糖等。超速离心机价格较高，一般只有大型实验室或公共平台才进行配备。 三、离心机转子的种类离心机的转子是其主要的工作部件，一台离心机的全套转子甚至比离心机主机还要贵。且转子的规格、品种的多少也是衡量离心机生产技术掌握程度的重要标志，常见的转子类型主要为固定角转子、水平转子。此外还有区带转子、连续流动转子、垂直转子等，这些类型的转子并不常用，我们在这里就不做介绍了。1、固定角转子离心管与转子的转轴之间有一定的角度，角度变化范围通常在14°-45°，如下图1。此种转子重心低，寿命长，容量较大，转速较高，能承受的最大离心力可达800000g。主要用于分离沉降速度有明显差异的颗粒样品。颗粒在扇形溶液移动的距离很短，碰到外壁的颗粒沿着管壁滑到管底，形成沉淀，因此这种转子能很快地收集沉淀物。分离过程中，由于管壁的作用，在离心管内将会引起强烈的对流，对具有相同沉降速率的颗粒会产生不良影响，如图2。2、水平转子又称甩平转子、荡平转子。转头静止时，处于转头中的离心管中心线与旋转轴平行。转头旋转加速时，离心管中心线由平行位置逐渐过渡到垂直位置，即与旋转轴成90°角。此种转子主要用于样品做密度梯度离心。颗粒移动距离长，相应离心时间一般也较长，溶液中的组分相对于管壁的位置在离心过程中和离心后不发生改变，因此离心效果好，但因颗粒在离心场中是从旋转中沿径向散离出去，而不是按相互平行的路线沉降。颗粒碰到外壁沿着管壁滑到管底，因此也会产生对流，但比固定角转子小，如图4。低速启动或停机时会产生振动，影响分离效果。水平转子又分为敞开式和封闭式两种，一般制备容量大，转速小于10000rpm，离心力场在16000×g以内的，作为敞开式，主要用于样品的初分离。制备容量较前者小，转速大于10000rpm，离心力场在16000×g以上的，为了减少风力的影响，一般作为封闭式，主要用于线粒体、叶绿体、细胞核等的分离和密度梯度离心。此外，用于离心酶标板的转子也可归纳为水平转子，如下图3。图3 几种常见的水平转子及其适配器图4 水平转子颗粒离心过程示意图WIGGENS在各型离心机中均配备完善的转子类型和各种适配器，保证了客户可以最大限度的实现了一机多用功能。欢迎大家登陆WIGGENS网站 http://www.wiggens.com，选择适合您需要的离心机。