流式细胞仪BDFACSAria高速流式细胞分选仪

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1、BD FACSAria 高速流式细胞分选仪自从1974年BD公司与美国斯坦福大学合作研制出全球第一台流式细胞分选仪，BD公司就不断推陈出新，在流式细胞技术领域里始终保持领先地位。BD公司最新推出的革命性的流式细胞高速分选仪FACSAria，更是划时代的流式细胞仪。这一新型仪器是BD公司25年的流式细胞仪研制经验的集体智慧的结晶。BD FACSAria 流式细胞分选仪的名字来自音乐名词Aria, 取意引人注目的独奏，因为它不需要特殊的房间设备，也不要求使用者有多年的技术经验，就可以独立完成工作。BD FACSAria的高速细胞分选和多色分析的性能极佳，而操作却非常简便。BD FACSAria流式

2、细胞分选仪为高性能流式细胞仪建立了更高的新标准。由于使用了全新的设计， BD FACSAria流式细胞仪成为世界上第一台使用石英杯流动池固定校准的，可以完成高速细胞分选的台式流式细胞仪。BD FACSAria流式细胞分选仪使用了许多先进技术，大大降低了高速分选的成本，易于使用，分选与分析性能无与伦比，是科学研究的一大进步。BD FACSAria流式细胞分选仪的核心技术BD FACSAria流式细胞分选仪的核心是石英杯流动检测池。仪器使用了全新设计，实现了完全的固定光路系统。这一设计使用户从繁琐的仪器优化调整工作中解放出来，将主要精力集中在科学研究上。使用这种新型石英杯流动检测池，可以在低功率激

3、光器的条件下，获得非常高的检测灵敏度。因此，仪器可以使用空气制冷的固态激光光源，这样一来，BD FACSAria流式细胞分选仪就不再使用与高功率激光器配套的特殊电源和冷却设备了。BD FACSAria使用光导纤维系统，将激光器发射出的激光束精确、稳定地聚焦在样本流轴心位置。光导纤维将三根激光束（波长分别为488 nm、633 nm和407 nm）精确汇聚在棱镜上，再通过棱镜，激光束聚焦在石英杯流动检测池的中间（图1）。由于样本轴流位于石英杯流动检测池的中心，而激光束聚焦的位置也固定在中心，所以每日开机不再需要做仪器的优化调整。图1 488 nm、633nm和407 nm激发光束聚焦光路使用石英

4、杯流动检测池的设计有两个突出的优点：一是提高了激光的激发效率，二是增强了发射光信号的收集效率。在BD FACSAria流式细胞分选仪上，细胞受激光激发时，与空气中液流受激光激发的流式细胞分选仪不同，在BD FACSAria流式细胞仪上，细胞通过激光照射区的流速更慢，激光照射时间更长，液流只是从喷嘴进入空气时才被加速，然后振荡断裂为液滴，细胞被分选收集。BD FACSAria流式细胞分选仪的另一优点是它的光信号收集系统。提高激发效率可以提高检测性能，但是，当大部分荧光素已经被饱和时，就只有使用更佳的收集系统设计，才能提高检测灵敏度了。BD FACSAria的石英杯流动检测池使用了光胶耦合的方法，

5、光信号收集效率至少是液流空气激发的流式细胞分选仪的4倍。使用光胶耦合的石英杯流动检测池是BD FACSAria高速流式细胞分选仪的专利技术，大大提高了仪器的信号检测灵敏度（125 MESF）。全新的光学系统 石英杯流动检测池被光胶耦合在荧光接收物镜上，光学接收系统收集到最大量的光信号（图2）。来自三个激光光源的荧光信号被荧光物镜收集，分别聚焦到三根光导纤维上，信号接收光导纤维再将检测产生的光信号传输到各自激光的信号收集系统上。光学接收系统的特殊设计可以保证最大程度地收集每根激光产生的荧光信号。首先，通过一组长通二分镜，荧光信号中波长最长的被传输到第一个光电倍增管（PMT）上，而其余较短波长的荧

6、光信号则向下一个 PMT方向反射。每一个PMT前都有带通滤光片收集特定波长的光信号，这样可以严格限制所接收荧光信号的波长。反射比透射的效率更高，因此，这种设计极大地提高了仪器在多色分析时的检测性能（图3）。图2 光胶耦合的石英杯流动检测池和荧光物镜组示意图图3 八角形光信号接收器示意图信号收集系统包括八角形和三角形荧光信号接收器。八角形荧光信号接收器是488 nm激光激发信号的检测器，可以检测多达7个荧光信号以及侧向角散射光信号。三角形荧光信号接收器是633 nm和407 nm的激光激发信号的检测器，每个激光器产生的荧光信号接收器可以检测3个荧光信号。再加上前向角散射光信号，BD FACSAr

7、ia流式细胞仪可以同时检测总共15个独立的细胞参数。这种全新的光学装置大大提高了样本获取时所得细胞信息的数量和质量。 先进的液流系统液流系统是BD FACSAria?流式细胞仪的另一核心技术。它使用了全新的样本流和鞘液流系统：新型的液流系统车控制着鞘液、洗液和废液流，而盛有鞘液、洗液和废液的容器内是没有压力的。 这种一体化的液流系统车独立可以提供空气压力，并控制真空状态，完全不需要其它任何外部辅助设备。BD FACSAria流式细胞仪适合在任何实验室空间里操作，免除了传统高速流式细胞分选仪工作时特殊需要所造成的额外花费。气压泵提供了范围为2-75 psi（14-517 kPa）的压力，可以满足

8、各种分选应用的需要。液流系统车上装有4个10 L大桶，两个装鞘液、两个装废液；3个5 L小桶，装洗液图4 液流系统车 图5 内置缓冲容器在液流系统车上也可使用BD FACSFlow鞘液桶。液流系统把鞘液从液流系统车输送到BD FACSAria系统的内置缓冲容器内（图5），然后再泵入到石英杯流动检测池中。这个内置缓冲容器里总是充满鞘液，可以保持鞘液压力恒定，不受任何外部压力改变的影响。因此，鞘液压力与鞘液桶内液面高低无关，同时，也可以随时排除鞘液里生的气泡。而且，整个液流系统的设计都使得仪器操作更为简便。 BD FACSAria流式细胞仪的进样仓很特别， 可以配合不同实验设计的需要，使用不同规格

9、的 上样管（图6）。图6 进样仓进样仓的样品管支架上放上样品 管后，整个进样仓自动加压。这时，即使管子有 裂口，也可以正常进样。样品管支架震动混匀样本，保证在长时间分选时，样本细胞可以持续悬 浮。 独立的进样仓可以使用不同方式进行清洗。 每次样品管换下来后，鞘液涌出，清洗进样管路 的内外壁，清除可能存在的交叉污染。也可以使 用特殊的清洗模式，用乙醇清洁整个进样仓。高速细胞分选的新纪元由于BD FACSAria流式细胞分选仪的出现，高速细胞分选的设置和操作变得极其简单。BD FACSAria先进的仪器设计大大提高了分选性能，同时还增强了其它功能。在普通的空气中液流受激光激发的流式细胞分选仪中，液

10、流高频振动常常会产生信号噪音，而BD FACSAria则完全消除了这一弊端。BD FACSAria产生液滴的高频振动发生在石英杯流动池的底部喷嘴处，也就是在样本与激光的正交点之后，这样就不会干扰激光与样本流的聚焦，因而不会产生干扰噪音。去除了这种噪音，检测就更加准确和灵敏了。BD FACSAria流式细胞仪的喷嘴与石英杯底部精确吻合，保证液流垂直进 入下面的废液吸引器（图7）。喷嘴位置 是固定的，更换喷嘴后，液流仍然会保 持在原来的正确位置上。图7 石英杯流动检测池与喷嘴BD FACSAria流式细胞仪可以使用70 m或100 m的喷嘴，满足了绝大多数细胞分选的需要。喷嘴适合在各种不同的压力和

11、速度下进行细胞分选。两路分选和四路分选是标准设计，分选时可以使用各种大小的细胞收集管（例如小管、12X75 mm管和15 mL管）。配件自动细胞定位分选装置（ACDU）可以将定量细胞定位分选在微孔板或载玻片上。BD FACSAria流式细胞分选仪的性能非常灵活，为流式细胞分选提供了完整的解决方案。先进的数字化电子系统，性能无与伦比 BD FACSAria流式细胞仪使用先进的数字化电子系统，提高分选性能，仪器操作更加简便，完全消除了电子死时间，处理和分选的信号数量大大增加，从而减少了放弃处理的细胞，提高了分选产率。数字化电子系统还简化了荧光信号间的补偿，激光间的荧光补偿不受限制。 BD FACS

12、Aria数字化系统的信号分析速度高，获取10个参数，速度可达每秒钟70,000个细胞，比模拟信号系统的获取速度更快（图8）。图8 BD FACSAria流式细胞的仪获取速度气溶胶控制系统是为了控制气溶胶，在样本分选时，进样 仓和分选收集室都是密封的。分选收集室完 全密封，工作时由废液吸引器产生负压。为 了减少生物污染机会，样本更换时，仪器会 清洗进样管路。 配件气溶胶控制系统（图 9），可以进行额外的气溶胶处理，清除分选 收集室内的气溶胶。AMO上装有孔径0.01 m的 VLSI级的ULPA滤膜，可以吸收气溶胶颗粒。 AMO系统将CDU室和分选区加负压，在普通 真空模式下，每秒种进行16次，在

13、快速真空 模式下，每秒种进行69次。 图9 气溶胶控制系统AMO典型数据分析图10 用PI和Hoechst做DNA染色BD FACSAria流式细胞分选仪的灵敏度很高（图10）。在70 psi、90 kHz条件下，用PI分析CEN的DNA含量，CV为1.5%，用Hoechst分析CEN的DNA含量，CV为3.5%。图11 荧光蛋白BD FACSAria流式细胞仪的革命性的光路设计，极大 地扩大了多色分析的使用。图11显示BD Clonetech的四种 不同荧光蛋白AmCyan、DsRed、ZsYellow和HcRed被488 nm、 633 nm和407 nm激光分别激发的结果。BD FACS

14、Aria流式细胞分选仪检测的阴性细胞和阳性 细胞之间差别很大，分辨率高。图12显示在70 psi、90 kHz条件下，单色分析正常人外周血的CD4，PE-Cy7由488 nm激光激发，APC由633 nm激光激发，Cascade Blue由407 nm激光激发的结果。图12 全血CD4染色的单荧光分析通过软件提高分选性能BD FACSAria 软件为各种分选和数据分析提供各种卓越的仪器控制功能。所有的仪器和分选控制都通过软件完成，简化了仪器的设置和操作。软件中的一些新功能为高性能细胞分选操作提供了完善的功能。由于喷嘴位置固定，软件中还设有液流断点监控系统，只要喷嘴不更换，液滴的延迟时间就保持不

15、变。内置的BD FACS AccuDrop设备保证用户得到精确的液滴延迟值（图13）。图13 软件显示的液流断点和两侧分选液流BD FACSAria流式细胞分选仪的标准软件具有完善的分选监控和堵塞监测功能，大大方便了分选操作。液流断点监控系统（即监控sweet点，被公认是Richard Sweet博士的专利） 自动调节振幅，在分选过程中保持液流断点位置不变。一旦仪器不能保持液流断点位置恒定，软件的堵塞监测功能就会报警，仪器停止分选，并自动保护细胞收集管。液滴分辨率的提高使得仪器对每个细胞分选液滴的分析更加精确，从而得到更好的分选纯度和产率。每一个液滴都被分成32等分进行分析。由于对液滴进行了更

16、细致的分析，所以每一个细胞分选都是精确有效的。提高了液滴分辨率就可以只分选需要的细胞，因而提高了分选的准确性。BD FACSAria工作站及软件 BD FACSAria操作系统是PC的Windows?平台。系统中包括各种可移动存储器，一个高分辨率液晶平面显示器，内置以太网卡可进行网络连接，一个带三个端口的FireWire? PCI适配器，还有无线键盘和鼠标，在移动鼠标进行样本优化和分选设置时可以更加自由地变化。独特的设计 与传统细胞分选仪器相比，BD FACSAria流式细胞仪的集成设计减小了仪器 体积，节省了整个使用空间。实际上，该仪 器可以在任何空间里安装工作，不需要其他 辅助设备。仪器可

17、以放在普通的实验室平台 或桌子上，唯一需要的是一个标准电源插孔。 BD FACSAria流式细胞仪不再需要庞 大的水冷激光器，仍然可以获得很好的荧光 灵敏度和分选性能。液流系统完全由液流系 统车自己单独控制。无论是在仪器的设计， 还是在操作方面，BD FACSAria流式细胞分选仪都是一个创新。图14 配件ACDU可以完成微孔板和载玻片的细胞定量分选BD FACSAria 基本配置货 号 说 明333888 BD FACSAriaTM Flow Cytometer 双激光基本配置335220 BD FACSAriaTM Flow Cytometer 三激光基本配置带有 PMT升级 334078

18、 BD FACSAriaTM Flow Cytometer 双激光基本配置带有ACDU335222 BD FACSAriaTM Flow Cytometer双激光基本配置带有ACDU & PMT333999 BD FACSAriaTM Flow Cytometer 三激光基本配置335221 BD FACSAriaTM Flow Cytometer 三激光基本配置带有 PMT升级334079 BD FACSAriaTM Flow Cytometer 三激光基本配置带有 ACDU335223 BD FACSAriaTM Flow Cytometer 三激光基本配置带有 ACDU & PMTBD

19、FACSAria 选配件货 号 说 明333729温控设备循环水，用于冷却分选收集装置，包括管子和微孔板333769气溶胶控制系统（AMO）更好地去除 ACDU 室分选区中的浮质Workstation操作系统BD FACSAriaTM 工作站PC 高速 Intel 处理器及 400MHz 总线, 三维图像显示卡, 以太网卡, FireWireBD FACSDiVaTM 软件和 BD FACSAria 仪器控制系统两个18英寸的 LCD 彩显，可升级为 21英寸 LCD 彩显彩色打印机仪器的操作和使用 打开电源，对系统进行预热； 打开气体阈，调节压力，获得适宜的液流速度；开启光源冷却系统； 在样

20、品管中加入去离子水，冲洗液流的喷嘴系统； 利用校准标准样品，调整仪器，使在激光功率、光电倍增管电压、放大器电路增益调定的基础上， 0 。 和 90 。 散射的荧光强度最强，并要求变异系数为最小； 选定流速、测量细胞数、测量参数等，在同样的工作条件下测量样品和对照样品；同时选择计算机屏上数据的显示方式，从而能直观掌握测量进程； 样品测量完毕后，再用去离子水冲洗液流系统； 因为实验数据已存入计算机硬盘（有的机器还备有光盘系统，存贮量更大），因此可关闭气体、测量装置，而单独使用计算机进行数据处理； 将所需结果打印出来。 在操作和使用中一定要注意如下事项： 1 ）光电倍增管要求稳定的工作条件，暴露的较强的光线下以后，需要较长时间的 “ 暗适应 ” 以消除或降低部分暗电流本底才能工作；另外还要注意磁屏蔽； 2 ）光源不得在短时间内（一般要 1h 左右）关上又打开；使用光源必须预热并注意冷却系统工作是否正常； 3 ）液流系统必需随时保持液流畅通，避免气泡栓塞，所使用的鞘流液使用前要经过过滤、消毒； 4 ）注意根据测量对象的变换选用合适的滤片系统、放大器的类型等； 5 ）特别强度每次测量都需要对照组。