中国科学院空天院陈健团队发布九色流式细胞仪研究成果
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中国科学院空天院陈健团队发布九色流式细胞仪研究成果
多色流式细胞术在免疫学、血液学和肿瘤学等领域具有广泛应用。然而，随着检测参数从早期的8色、11色增加到17色甚至50色，荧光染料之间的光谱重叠问题逐渐成为限制仪器性能的关键因素。尽管补偿算法已被广泛采用，但补偿的准确性始终缺乏有效的定量评估手段。
中国科学院空天信息创新研究院陈健研究员与霍晓叶副研究员团队在《Nanotechnology and Precision Engineering》（NPE）2025年第8卷第4期发表题为《Effectiveness evaluation of fluorescent compensation in multicolor flow cytometry: A quantitative study》的论文。该研究首次利用已知浓度的荧光溶液作为“标尺”，对九色流式细胞术中的荧光补偿进行了定量评估。
研究亮点
- 采用激光幅频调制技术，实现单个光电倍增管对多个荧光通道的共享检测，同时有效减少不同荧光染料之间的信号泄漏。
- 通过荧光溶液对荧光通道之间的泄漏情况进行定量表征，操作简便、信号稳定，有助于更准确地分析光谱特性。
- 基于自主研发的九色流式细胞仪，利用混合荧光溶液的浓度检测评估补偿效果，为解决光谱重叠问题提供了新思路。
背景概述
自20世纪60年代以来，流式细胞术已成为细胞分析和分选的重要工具，广泛应用于多个生命科学领域。荧光流式细胞术通过荧光标记抗体与细胞特定成分结合，检测荧光信号以分析细胞特性。然而，由于荧光染料的激发光谱和发射光谱存在重叠，荧光信号不仅在主通道中被检测，还会渗漏到邻近通道，形成光谱溢漏（spectral spillover）。
随着多色流式细胞术的发展，检测参数数量显著增加，光谱重叠问题愈发突出，成为限制多色流式细胞术性能的主要瓶颈。
实验流程与结果展示
研究团队设计了一套完整的荧光补偿定量评估流程。梯度浓度的单一荧光染料溶液及混合荧光溶液被注入自主研发的三激光九色荧光流式细胞仪进行信号采集。通过单一染料溶液的检测结果建立浓度标定曲线，并利用各染料最高浓度的荧光强度计算通道间溢漏值，构建溢漏矩阵。
混合溶液的原始荧光强度经溢漏矩阵计算补偿后，根据标定曲线转换为各组分浓度，并与实际浓度进行比较，验证补偿效果。
图1. 多色流式细胞术中荧光补偿定量评估的工作流程图。
图2. 九个通道的校准曲线（荧光强度与荧光染料浓度关系）。
表1. 九种荧光检测通道的溢漏矩阵。
图3. 三种荧光染料混合溶液的原始荧光强度。
图4. 三种混合物中荧光素浓度的比较。
作者简介
陈健
中国科学院空天信息创新研究院研究员，传感技术国家重点实验室学术带头人及副主任。2011年获加拿大多伦多大学生物医学工程博士学位，长期从事微流控技术、单细胞分析与生物传感研究。主持国家级及省部级科研项目30余项，发表SCI论文140余篇，授权发明专利近40项。
霍晓叶
中国科学院空天信息创新研究院副研究员，2016年获北京大学物理电子学博士学位，曾于以色列理工学院和美国圣母大学从事博士后研究。研究方向包括生物传感、微流控芯片及外泌体分析。
文源：纳米技术与精密工程
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