中国科学院 信用:水-唐菁，保罗
安德烈亚斯·C·丹内贝格
利亚皮斯、尼古拉·马蒂诺、卓悦、云-潇峰和玄云 微激光粒子已经成为单细胞跟踪的独特光学探针
然而，由于激光发射的固有方向性，用激光粒子跟踪细胞经常会丢失细胞痕迹
最近，哈佛医学院和北京大学的科学家将全向可见激光粒子放入活细胞，并演示了单细胞的连续空间跟踪
该技术将为细胞异质性研究中的大规模单细胞分析开辟新的途径
激光粒子是以可分散在水溶液中的粒子形式存在的微米和纳米激光，作为一种有前途的新型光学探针，在生命科学中引起了极大的兴趣
激光粒子发射光谱带宽极窄的强光
如图1所示，通过将激光粒子转移到活细胞中，可以使用每个细胞内粒子的特定光谱指纹作为光学可读条形码来跟踪异质群体中的单个细胞
然而，激光粒子发出定向光(图2)，并在活细胞内自由分散，它们的方向随时间随机变化
因此，这些标签的光学读出导致“灯塔状”闪烁，导致频繁丢失细胞痕迹
在《光:科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中，来自哈佛医学院的云锡铉教授团队和北京大学的云潇峰教授团队的科学家展示了单细胞跟踪技术，该技术利用细胞内激光粒子向各个方向发射几乎均匀的光
全向激光发射是通过将光散射结合到微盘腔中来实现的，这将与方向相关的强度波动降低了两个数量级(图2)，从而能够在现有技术经常出现跟踪失败的相同条件下对单个细胞进行无闪烁跟踪
报道的技术将为大规模单细胞分析开辟新的途径，并促进激光粒子的其他应用，如细胞和生化传感以及微流体中的单细胞分析
泵送和收集几何示意图(左)
激光强度是磁盘方向的函数
CLP:常规微盘LP；OLP:通过将光散射结合到腔中而具有全向发射的微盘
信用:水-唐菁，保罗
安德烈亚斯·C·丹内贝格
利亚皮斯、尼古拉·马蒂诺、卓悦、云-潇峰和玄云 这些科学家总结了激光粒子的单细胞标记原理:“通常，研究人员使用荧光探针来标记特定的细胞，但在光谱重叠成为问题之前，只能同时使用几种颜色
激光粒子是可以插入活细胞内部的微小激光
这些微型激光器可以被设计成产生更多可区分的颜色
具有特定颜色的细胞内激光粒子将随着活细胞一起移动，因此当单细胞在复杂的生物样本中移动时，可以被跟踪
曾是哈佛医学院的访问学生，现为北京大学博雅博士后研究员的水
“不幸的是，激光粒子会向特定的方向发光
当粒子随着细胞的运动而自由旋转时，它们的表观亮度，就像光电探测器看到的那样，会发生巨大的变化
我们开发了一种新的向四面八方发光的激光粒子
因此，无论每个粒子在细胞内如何定向，空间细胞轨迹都可以被连续追踪，”哈佛医学院的研究生保罗·丹内伯格补充道
被细胞内化的三个被跟踪的CLPs (a)和OLPs (b)的激光强度轨迹作为时间的函数
CLP:常规激光粒子(CLP)；OLP:全向激光粒子
信用:水-唐菁，保罗
安德烈亚斯·C·丹内贝格
利亚皮斯、尼古拉·马蒂诺、卓悦、云-潇峰和玄云 “该技术使得在细胞追踪应用中随着时间的推移可靠地检测和识别激光粒子成为可能，从而能够在复杂的生物样本中进行大规模单细胞分析
除了细胞追踪，我们的工作将促进激光粒子的其他应用，如细胞和生化传感以及微流体中单细胞分析
安德烈亚斯·利亚皮斯，哈佛大学的研究员
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