威爾曼光電醫(yī)學(xué)中心的科學(xué)家們在《自然光子學(xué)》上發(fā)表了一項新研究：用于大規(guī)模多路復(fù)用細(xì)胞標(biāo)記的波長編碼激光粒子。該研究的科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)了一種新探針，激光粒子，這是一種可以插入活細(xì)胞內(nèi)的微型激光器，這些激光粒子具有生物相容性，只占一個典型細(xì)胞體積的0.1%，不會干擾其正常行為。當(dāng)細(xì)胞在復(fù)雜的生物樣本中移動時，利用這些探針發(fā)出的光來標(biāo)記和跟蹤細(xì)胞，同時可以被認(rèn)為是條形碼，可以用來區(qū)分細(xì)胞。

傳統(tǒng)細(xì)胞標(biāo)記探針是基于熒光發(fā)射，科學(xué)家們用不同顏色的熒光分子來區(qū)分不同細(xì)胞。然而，由于固有的限制，熒光只能提供少量可分辨的顏色，通常最多可達(dá)4-5種。新探測器發(fā)射激光，可以產(chǎn)生更多可分辨的顏色，在這項研究中大約有400種。研究使用這些激光粒子來標(biāo)記腫瘤細(xì)胞，并在腫瘤球體(一個模擬腫瘤生長的系統(tǒng))中跟蹤它們的個體運動數(shù)天。在未來，將能夠利用這些信息來了解腫瘤是如何生長的，并識別出具有更高形成轉(zhuǎn)移潛能的特定細(xì)胞。

將有可能把這些細(xì)胞挑出來，并對它們進行進一步的研究，比如對它們的基因圖譜進行測序。這將使科學(xué)家們能夠更有針對性地針對特定基因，改善治療腫瘤的選擇，以阻止擴散和轉(zhuǎn)移的形成�？紤]到細(xì)胞異質(zhì)性在復(fù)雜生物系統(tǒng)中的作用，大規(guī)模單細(xì)胞分析變得越來越重要。然而，目前還沒有一種技術(shù)能夠?qū)�具有獨特�?biāo)記的單個細(xì)胞進行光學(xué)成像。基于熒光的方法一次只能分辨少量不同細(xì)胞或細(xì)胞群，因為傳統(tǒng)熒光團之間存在光譜串?dāng)_。

新研究大規(guī)模細(xì)胞跟蹤使用細(xì)胞內(nèi)激光粒子作為成像探針，發(fā)射具有特征波長的相干激光。這些激光粒子由硅涂層半導(dǎo)體微腔制成，單模發(fā)射范圍從1170納米到1580納米不等，線寬亞納米，實現(xiàn)了大規(guī)模的光譜復(fù)用。研究還探討了這些探針在體外的穩(wěn)定性和生物相容性，以及它們在波分復(fù)用細(xì)胞標(biāo)記和成像中的應(yīng)用，研究人員在一個三維腫瘤模型中演示了幾天內(nèi)對數(shù)千個單個細(xì)胞的實時跟蹤，顯示了不同的行為表型。