鞘流技术通过毛细管结构使细胞混悬液在鞘液包裹下形成单列流动,其核心原理基于流体动力学聚焦效应。该技术在流式细胞术中首次实现样本流与鞘流层流分离,后续发展为血细胞分析、微流控芯片及毛细管电泳质谱联用的基础技术。现代应用中,鞘流系统普遍包含0.2微米过滤的缓冲液层与温控组件,结合光学检测装置实现细胞分类或生物分子分析。2024年专利显示,该技术已扩展至低流速细胞分选与三维微流控聚焦领域。
技术原理
鞘流技术通过样本液与鞘液的流速差异实现流体动力学聚焦,形成稳定层流状态。当样本液流经毛细管时,高速流动的鞘液从四周包裹样本流,迫使细胞在轴线区域形成单列排列,有效避免细胞重叠。该技术利用雷诺数控制流动状态,确保层流形成时鞘液与样本液仅在喷嘴末端接触。
技术结构
微流控芯片中鞘流系统包含三级组件:
应用领域
血细胞分析
在五分类血细胞分析仪中,鞘流技术联合扫流技术使细胞单列通过60μm检测孔,结合电阻抗法测量细胞体积。2020年数据显示,该技术将血小板计数误差降低。
微流控分选
2024年新型微流控芯片采用黏弹性鞘流产生指向流道壁面的弹性力,配合收缩扩张阵列实现稀有细胞分选。该设计在流速0.5μL/min时仍保持细胞单列排列,分选效率达95%。
毛细管电泳联用
浙江大学开发的同轴鞘流接口实现毛细管电泳与质谱联用,死体积仅4pL。2021年验证数据显示,该技术使电喷雾稳定性提升40%,适用于单细胞蛋白质组分析。
技术参数
鞘流系统运行需满足特定条件:
发展历程
1953年Crosland Taylor首次提出鞘流层流理论,建立现代流式细胞术基础结构。2019年三维鞘流技术应用于自动化拉曼光谱仪,实现活细胞原位检测。截至2024年,鞘流技术相关专利涵盖7个国家,涉及流式细胞术分拣、毛细管电泳-质谱联用及微流控芯片等生物检测设备。