科研新视界,光域医学在体循环激光检测系统

光域生物医学(Light Dimension BioMed)由国际光电生物医学领域著名科学家成立,其核心团队成员在学术研究、产品研发和商业等领域具备多年丰富经验。公司基于国际首创的自主知识产权核心技术-在体流式细胞检测技术(IVFC, in vivo Flow Cytometer)-开发科研和临床医学仪器。该技术的可行性和可靠性均已得到国内外同行和专家的认可,并完成早期动物实验。因此团队将此技术开发为商业化的仪器设备,应用于生命科学的基础研究和临床领域。该技术处于国际前沿,光域生物医学的IVFC-1000系列仪器是国际上第一台基于IVFC 技术的商用仪器,同时开创了一项全新的在体光学检测方法。全部技术具有自主知识产权,并实现了从头独立开发和生产。

 

图:光域医学在体循环激光检测系统IVFC-1000系列
 
 
在体循环激光检测系统技术原理

光域医学的在体循环激光检测系统技术原理主要基于新型检测技术IVFC(活体流式细胞仪),该技术能够在不抽取血液样本的情况下,实时、无创地监测血液中的生物标志物。激光束在穿透皮肤后,对血液中的细胞进行逐个扫描。细胞在激光束的照射下会产生特定的光学信号(如散射光、荧光等),这些信号被系统内的光电探测器捕捉并转化为电信号。随后,信号处理器对电信号进行分析,从而识别出血液中的生物标志物及其数量、类型等信息。

图:在体循环激光检测系统技术原理示意图
 
 
在体循环激光检测系统技术优势

1.活体、无损检测

无需抽血,被检测目标细胞(或纳米粒、分子等)在生物活体真实环境中,保持细胞本身的特性不发生改变,得出更加真实、准确的实验数据。

2.长期、连续检测

可长时间连续地对同一活体动物循环系统内细胞(或纳米粒、分子等)进行动态监测,不需要为获取数据而抽血或处死动物,获取活体中细胞的连续反应变化。

3.实时、动态检测

研究人员可根据需要获得实时、动态的检测数据,揭示完整的动力学曲线,弥补了现有技术只能反映采血点单一状态的不足。

4.高灵敏度检测
采用特殊算法实现的高灵敏度检测更有利手对血液(淋巴)循环系统中数目稀少细胞的检測,如循环肿瘤细胞(CTC)、干细胞、免疫细胞等。
 
 
在体循环激光检测系统技术特点

配置灵活升级自如

多种波长激光器选配,滤光片和二色镜可抽插式换检测通道自由组合,满足多样化的定制需求。

流程简单操作方便

无需繁琐的血液样本处理,避免人为误差和环境干扰。

检测智能化自动化

高稳定性光路设计系统避免使用过程中振动引起的不稳定性,一体化整体优化控制,无需日常调节和维护。

高速检测快速分析
特殊的信号处理方法和高效的滤波降噪软件,保证了检测的高效性和精准性。
 
 
在体循环激光检测系统应用方向

 
 
在体循环激光检测系统应用案例分享
1.循环肿瘤细胞的在体检测

CTCs (Circulating tumor cells ): 是指在肿瘤发生发展过程中,进入人体外周血的肿瘤细胞为肿瘤转移标志物,对肿瘤的早期诊断、分期、预后评估和复发监测有指导作用。

应用案例

在小鼠体内构建原位肝癌模型,通过IVFC技术实时、无创且高灵敏度地检测CTCs的动态,并分析与传统皮下肿瘤模型之间CTCs的动态差异;此外,实现运用体内流式细胞术动态监测肝切除术后体内CTCs释放与肿瘤生长及复发转移情况,同时比较与体外常规流式细胞仪的结果致性和灵敏度差异。

数据结果:

不同肿瘤模型下,CTCS 动态变化与肿瘤大小的相关性

手术切除后体内 CTCS 数量和肿瘤组织均显著减小

图A/C分别为原位肿瘤模型和皮下肿瘤模型中CTCs数量、肿瘤大小的变化趋势。在原位肿瘤模型中,CTCs动态变化与肿瘤大小呈相关性。

图A/B为IVFC检测原位肝癌模型中肝切除前后CTCs的动态变化和肿瘤大小的变化;图C为常规流式检测原位肝癌模型中肝切除前后CTCs的动态变化,与IVFC检测结果一致: D 为VFC与常规流式细胞仪检测结果呈线性关系。

 
2.纳米药物药代动力学研究

纳米粒(Nanoparticle,NP) 又称毫微粒,是大小在10-1000nm之间的固态胶体颗粒,一般由天然高分子物质或合成高分子物质构成,可作为传导或输送药物的载体,可以调节释药的速度,增加生物膜的透过性、改变在体内的分布、提高靶向性从而提高药物的有效性。清除(clearance):天纳米粒进入体内后会被肝、睫等网状内皮系统吞噬而减少纳米粒在血液中的有效循环量,因此不纳米粒的清除检测可真实评估其载药效率,和长循环时间;聚集 (aggregation): 纳米粒的聚集现象会引起栓塞,从而降低药物递送的效率,对不同纳米粒的体内聚集检测尤为重要。

应用案例

小鼠体内注射不同粒径或大小的的纳米粒,通过在IVFC技术检测纳米粒的清除和聚集,并对比与传统的体外抽血检测的方法(HPLC)之间的一致性;同时通过双色激光在体检测两种不同纳米粒的清除率,检测免疫细胞与纳米粒在体内血液循环系统中相互作用的动态过程。

数据结果

不同浓度纳米粒和聚集检测示意图

数据结果示意图

IVFC同时双色检测两种不同粒径纳米粒的清除动力学

不同纳米粒在外周血循环系统中的清除动力学检测(a)IVFC 结果,(b)常规 HPLC 结果

IVFC检测不同纳米粒的聚集
 
3.移植后在体检测免疫细胞动态变化
 

应用案例

在同种异体胰岛移植的小鼠模型中通过“颜色标记”蛋白区分不同 丁 细胞亚群,如效应 丁 细胞(Teff,DsRed 标记)、自发调节T细胞 (nTreg,eGFP标记)和诱导调节细胞 (iTreg,DsRed 和eGFP同时标记),受体小鼠经免疫耐受诱导治疗后,采用IVFC技术检测外周血循环中不同类型 T细胞的数量和相互比例,与未经治疗小鼠之间的差异,同时组织影像学水平采用活体共聚焦显微内镜做验证。为检测免疫排斥和移植耐受治疗,提供了无创、实时、动态的免疫细胞检测结果。

数据结果:

处理组和对照组活体共聚焦显微内镜影像结果

图a.IVFC定量检测外周血循环中的Teff、nTreg和iTreg细胞。b/ c处理组与对照组中不同时间 Treg/Teff的比例与组织影像结果一致。

采用IVFC技术分析受体小鼠经免疫耐受诱导治疗后,与未经治疗小鼠之间的差异,检测外周血循环中不同类型T细胞的数量和相互比例;同时结合组织影像学--活体共聚焦显微内镜做交叉验证结果表明,IVFC能为检测免疫排斥和移植耐受治疗,提供了无创、实时、动态的免疫细胞检测结果。

 
4.干细胞研究:干细胞归巢动力学研究
 

归巢 (Homing) :指的是细胞(如白细胞、干细胞等)趋向性迁移并定植到特定靶向组织的过程。间充质干细胞(MSC)具有向创伤、缺血、炎症或肿瘤等组织归巢的特性使其有可能成为特殊的药物载体,靶向定位于特殊组织并发挥治疗效用,为肿瘤等许多重大疾病的治疗提供了新的思路。然而,干细胞归巢的具体机制至今仍尚不完全明确,缺乏评判归巢效率及治疗效率之间相关性的标准方法包含归巢时的间隔时间、归巢效率等。

应用案例

GFP标记的骨髓间充质干细胞(GFP-MSC)在健康小鼠以及不同HCC模型小鼠体内归巢动力学研究,IVFC 技术可以实现活体动物循环系统中干细胞实时检测、归巢动力学研究,能有效确定干细胞输注后的循环时间,干细胞在归巢途中发生凋亡情况,研究干细胞循环时间及归巢时间,可用来评估转移进程,评价治疗效果。

数据结果

IVFC监测GFP-MSC在小鼠模型中归巢动力学,60h采集12组数据,每次检测60min

 
体外流式细胞仪监测MSC-GFP在外周血中数量变化,24h采集5组数据,每次采血150uL
仁科生物是光域医学的授权经销商,如果您对本技术感兴趣,欢迎与我们取得联系。

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