研究目的
开发一种高通量拉曼流式细胞仪，实现对单个活细胞的无标记化学探测，克服传统基于荧光标记的流式细胞术的局限性，并展示其在分析微藻类虾青素产量和光合动力学方面的应用。
研究成果
FT-CARS流式细胞仪实现了~2000个细胞/秒的无标记单细胞拉曼光谱检测，创下检测通量新纪录，可对细胞异质性和代谢过程进行精细分析。该技术在微藻研究中展现出实际应用价值，例如监测虾青素产量和光合动态变化，并有望拓展至细胞分选和多模态成像等领域。
研究不足
高通量受限于高细胞浓度下的微流控通道堵塞。光谱波动由细胞形态和位置变化引起。该方法需要专业设备和专业知识，且未经优化可能不适用于所有细胞类型。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用集成微流控芯片的快速扫描傅里叶变换相干反斯托克斯拉曼散射（FT-CARS）光谱仪，实现高通量、无标记单细胞分析。该设计利用FT-CARS进行快速宽带光谱采集，并通过声流体聚焦实现精确定位。
2：样本选择与数据来源：
样本包括聚合物微球（PMMA和PS）、纤细裸藻及湖泊红球藻在不同培养条件（如缺氮环境、同位素标记）下的样本。细胞取自微生物菌种保藏中心并使用特定培养基制备。
3：实验设备与材料清单：
关键设备包含钛宝石飞秒激光器、带谐振扫描器的迈克尔逊干涉仪、雪崩光电二极管、高速数字化仪、压电换能器微流控芯片、注射泵、函数发生器、放大器及各类光学元件（如偏振分束器、滤光片）。材料包括聚合物微球、细胞培养基和同位素。
4：实验流程与操作步骤：
通过注射泵使细胞以高速（如20厘米/秒）流经微流控通道，声学聚焦确保细胞居中接受光学检测。激光脉冲激发分子振动，产生的反斯托克斯拉曼信号经检测、数字化处理及傅里叶变换后获得拉曼光谱，前向散射和明场成像用于验证。
5：数据分析方法：
数据分析包括干涉图傅里叶变换、奇异值分解提取光谱贡献、高斯拟合进行峰分析，以及评估波动性和分类准确性的统计方法。
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Ti:Sapphire femtosecond mode-locked laser
Vitara-T-HP
Coherent
Optical source for generating femtosecond laser pulses used in FT-CARS spectroscopy.
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Avalanche photodetector
APD120A
Thorlabs
Detects the anti-Stokes scattered photons in the FT-CARS signal.
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Syringe pump
Pump 11 Elite 70-4500
Harvard Apparatus
Pushes cells through the microfluidic channel at constant flow rates.
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Phantom Miro Ex4
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Dispersion-compensation mirrors
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Thorlabs
Prechirp laser pulses to optimize temporal conditions for CARS signal maximization.
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Thorlabs
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Short-pass filter
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Si photodiode
PDA10A
Thorlabs
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Achromatic lens
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Thorlabs
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Resonant scanner
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Cambridge Technology
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Function generator
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NF Corporation
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