《化学通讯》封面文章：二次流辅助单细胞分离与质谱快速检测

单细胞分析对于各种生命体乃至人类自身的生命过程机理解释都具有重要的作用。由于细胞中的物质种类繁多且含量微少，因此建立高效快速的单细胞分析方法将对细胞和生命科学研究起到极大的推进作用。

图1. 《化学通讯》封面文章——二次流辅助单细胞分离与质谱快速检测

近期，清华大学的林金明教授（点击查看介绍）团队报道了一种新型单细胞质谱分析方法。通过引入微流体中的二次流（Dean flow）对单细胞进行排序，将细胞从细胞悬液中分离成单细胞形式，通过电喷雾离子化串联质谱仪对分离得到的单细胞进行检测。通过所得到的单细胞中的磷脂信息可以对单细胞进行识别和基于细胞亚种群上的分类。这种方法显著降低了单细胞分析中细胞分离时细胞团聚的现象，从而提高了单细胞质谱分析的分析效率。相关的工作发表在《化学通讯》（Chemical Communications）上，并被当期选为封面文章，文章的第一作者为清华大学化学系博士生黄秋实。

图2. 微流体中的二次流（Dean flow）

首先作者通过计算机模拟并确定了可以产生二次流的环形微流体结构。由于离心力的作用，环形结构内外圈流体流速不同，从而造成管路流体中各个节点上产生迪恩涡。这种特殊的二次流可以对细胞悬液中的细胞进行排序和分离，从而得到单细胞状态的待检测液。

图3. 单细胞分离与质谱检测分析技术

利用这种现象，作者将一段螺旋状的毛细管引入装置中以产生迪恩流，细胞悬液中的细胞通过螺旋管时会进入迪恩涡实现快速排序和分离。毛细管的末端通过热熔拉伸和打磨以实现可以进行电喷雾的尖端，从而与质谱检测器连接。通过对细胞悬液中加入高压直流电可以实现在毛细管尖端形成稳定的泰勒锥，从而实现单细胞的裂解和磷脂分子的离子化。

图4. 单细胞磷脂检测与细胞亚种群分类

利用这个平台，可以成功地将单细胞从细胞悬液中分离检测，得到的质谱信号显示，单细胞的亚种群差异明显，并且相同种群的细胞同样存在一定差异性。因此这个方法可以实现简易快速且高效地检测单细胞中的磷脂分子，同时不需要对细胞进行标记或者衍生化处理，该方法对未来细胞识别领域具有重大的潜在应用价值。该工作得到了国家自然科学基金委（214350002、21727814和21621003）和中国博士后科学基金（2017M620733）的资助。

该论文作者为：Qiushi Huang, Sifeng Mao, Mashooq Khan, Lin Zhou, Jin-Ming Lin*

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Dean flow assisted cell ordering system for lipid profiling in single-cells using mass spectrometry

Chem. Commun., 2018, 54, 2595- 2598, DOI: 10.1039/C7CC09608A

导师介绍

林金明

http://www.x-mol.com/university/faculty/12012

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