基于太赫茲衰減全反射技術(shù)的transwell檢測(cè)裝置及方法 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明屬于太赫茲?rùn)z測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及基于太赫茲衰減全反射技術(shù)的transwell檢測(cè)裝置及方法。 背景技術(shù) [0002] 細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)是基礎(chǔ)生命科學(xué)領(lǐng)域的重要部分。以濾膜作為細(xì)胞培養(yǎng)支撐介質(zhì)最早來(lái)源于Grobstein(Natrue,172:860-872；1953)關(guān)于后腎濾膜誘導(dǎo)的相關(guān)研究。顯然，相較堅(jiān)固的細(xì)胞培養(yǎng)皿和培養(yǎng)瓶，通透性支撐界面有利于細(xì)胞從其基底面和頂面分泌和吸收分子，可以更自然、更接近在體條件下進(jìn)行新陳代謝。因而，具有通透性薄膜底層的杯狀裝置，即transwell小室(transwell?chamber)，在研究細(xì)胞的相互作用、遷移及侵襲性能力方面具有不可替代的重要作用。 [0003] Transwell實(shí)驗(yàn)結(jié)果判讀，特別是在評(píng)估細(xì)胞遷移、侵襲能力時(shí)，主要依賴于對(duì)transwell小室下層細(xì)胞的計(jì)數(shù)，從而獲得細(xì)胞遷移率等數(shù)據(jù)。目前下室細(xì)胞計(jì)數(shù)方法主要分為直接計(jì)數(shù)法和間接計(jì)數(shù)法。直接計(jì)數(shù)法通過(guò)去除基質(zhì)膠和上室細(xì)胞層，使用諸如結(jié)晶紫、臺(tái)盼藍(lán)、蘇木精等對(duì)下室附著細(xì)胞進(jìn)行染色，然后使用顯微鏡隨機(jī)選取若干視野進(jìn)行計(jì)數(shù)；根據(jù)單位視野細(xì)胞分布情況及總體接種細(xì)胞數(shù)量，計(jì)算出細(xì)胞的遷移率。該方法較多依賴于研究者主觀選擇確定、計(jì)數(shù)分析，有較大偏倚，難以整體評(píng)估細(xì)胞分布密度。間接計(jì)數(shù)法則通過(guò)將下室細(xì)胞染色，讀取細(xì)胞裂解液的對(duì)應(yīng)吸光度值，評(píng)估細(xì)胞的遷移情況。該方法為有標(biāo)記檢測(cè)，較為繁瑣，難以有效滿足無(wú)標(biāo)記、原位檢測(cè)的需求。 [0004] 太赫茲(Terahertz，THz)波是頻率在0.1～10THz(對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍為30μm-3mm)的電磁波，介于微波和紅外波段之間，處于宏觀電子學(xué)向微觀光子學(xué)過(guò)渡的波段，具備無(wú)標(biāo)記檢測(cè)的物理特征和獨(dú)特指紋圖譜優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，其具有較高的時(shí)間和空間分辨率，光子能量較小(1THz處光子能量約為4meV),不會(huì)對(duì)被測(cè)物質(zhì)產(chǎn)生破壞作用。然而，活細(xì)胞的太赫茲波譜檢測(cè)往往受到液相環(huán)境強(qiáng)吸收干擾和太赫茲?rùn)z測(cè)波長(zhǎng)與單細(xì)胞層厚度失匹配的制約，無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)行定量和定性的評(píng)估。具體表現(xiàn)為：基于透射模式的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)受限于培養(yǎng)基溶液的強(qiáng)烈吸收，無(wú)法準(zhǔn)確獲取液相溶液中Transwell小室中單細(xì)胞層信號(hào)，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞密度分布的評(píng)估。基于諧振環(huán)的超材料增強(qiáng)技術(shù)，需要使細(xì)胞生長(zhǎng)粘附于諧振環(huán)表面，并拭去細(xì)胞胞外水進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)法滿足活細(xì)胞的高通量檢測(cè)需求。 發(fā)明內(nèi)容 [0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于太赫茲衰減全反射技術(shù)的transwell檢測(cè)裝置及方法，可用于對(duì)transwell實(shí)驗(yàn)小室下層的細(xì)胞進(jìn)行快速、無(wú)標(biāo)記定量檢測(cè)。 [0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案： [0007] 基于太赫茲衰減全反射技術(shù)的transwell細(xì)胞實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裝置，包括： [0008] 太赫茲信號(hào)發(fā)生單元，包括飛秒激光光源、激光分束器、超半球硅透鏡Ⅰ和光電導(dǎo)天線Ⅰ，飛秒激光光源發(fā)射激光在激光分束器作用下分為泵浦光束和探測(cè)光束，泵浦光束經(jīng)過(guò)超半球硅透鏡Ⅰ聚焦、準(zhǔn)直可激發(fā)光電導(dǎo)天線Ⅰ向全反射棱鏡檢測(cè)單元發(fā)射太赫茲波； [0009] 全反射棱鏡檢測(cè)單元，由上而下包括transwell小室和全反射棱鏡，transwell小室的底部設(shè)有通透性多孔薄膜，多孔薄膜的下方附著單細(xì)胞層，單細(xì)胞層與全反射棱鏡緊密接觸，用于同全反射棱鏡表面發(fā)生全反射產(chǎn)生的垂直方向分布的倏逝波充分相互作用，調(diào)制反射太赫茲波； [0010] 太赫茲信號(hào)接收單元，包括光電導(dǎo)天線Ⅱ，用于接收全反射棱鏡檢測(cè)單元反射的攜帶貼壁單細(xì)胞層信息的太赫茲波； [0011] 時(shí)間延遲控制系統(tǒng)，包括時(shí)間延遲器，其設(shè)置于激光分束器與光電導(dǎo)天線Ⅰ之間，用于控制太赫茲信號(hào)發(fā)生單元產(chǎn)生和發(fā)射太赫茲波； [0012] 信號(hào)處理單元，包括計(jì)算機(jī)，用于采集和分析太赫茲信號(hào)接收單元獲得的太赫茲波，完成transwell細(xì)胞實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。 [0013] 上述檢測(cè)裝置的檢測(cè)頻率范圍在0.1～4THz，光路環(huán)境濕度在3％以下。 [0014] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案之一，所述飛秒激光光源為摻鈦藍(lán)寶石飛秒激光器。 [0015] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案之一，所述太赫茲信號(hào)接收單元還包括超半球硅透鏡Ⅱ，用于準(zhǔn)直和聚焦探測(cè)光束，激發(fā)光電導(dǎo)天線Ⅱ接收的攜帶單細(xì)胞層信息的太赫茲波。 [0016] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案之一，transwell小室選用太赫茲吸收較低的8μm微孔聚碳酸酯膜、聚四氟乙烯膜或聚酯膜，進(jìn)一步優(yōu)選為聚碳酸酯膜。 [0017] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案之一，太赫茲信號(hào)發(fā)生單元向全反射棱鏡的表面發(fā)射太赫茲波。 [0018] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案之一，在transwell小室的上方設(shè)有可控壓力夾具。 [0019] 作為進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案之一，所述可控壓力夾具為彈簧式可控壓力夾具。

1.基于太赫茲衰減全反射技術(shù)的transwell細(xì)胞實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裝置，其特征在于，包括： 太赫茲信號(hào)發(fā)生單元，包括飛秒激光光源、激光分束器、超半球硅透鏡Ⅰ和光電導(dǎo)天線Ⅰ，飛秒激光光源發(fā)射激光在激光分束器作用下分為泵浦光束和探測(cè)光束，泵浦光束經(jīng)過(guò)超半球硅透鏡Ⅰ聚焦、準(zhǔn)直可激發(fā)光電導(dǎo)天線Ⅰ向全反射棱鏡檢測(cè)單元發(fā)射太赫茲波； 全反射棱鏡檢測(cè)單元，由上而下包括transwell小室和全反射棱鏡，transwell小室的底部設(shè)有通透性多孔薄膜，多孔薄膜的下方附著單細(xì)胞層，單細(xì)胞層與全反射棱鏡緊密接觸，用于同全反射棱鏡表面發(fā)生全反射產(chǎn)生的垂直方向分布的倏逝波充分相互作用，調(diào)制反射太赫茲波； 太赫茲信號(hào)接收單元，包括光電導(dǎo)天線Ⅱ，用于接收全反射棱鏡檢測(cè)單元反射的攜帶貼壁單細(xì)胞層信息的太赫茲波； 時(shí)間延遲控制系統(tǒng)，包括時(shí)間延遲器，其設(shè)置于激光分束器與光電導(dǎo)天線Ⅰ之間，用于控制太赫茲信號(hào)發(fā)生單元產(chǎn)生和發(fā)射太赫茲波； 信號(hào)處理單元，包括計(jì)算機(jī)，用于采集和分析太赫茲信號(hào)接收單元獲得的太赫茲波，完成transwell細(xì)胞實(shí)驗(yàn)檢測(cè)； 在transwell小室的上方設(shè)有可控壓力夾具；所述可控壓力夾具的底部設(shè)有可拆卸式圓形壓板，其與transwell小室的頂部接觸。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，transwell小室選用太赫茲吸收較低的8μm微孔聚碳酸酯膜、聚四氟乙烯膜或聚酯膜。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述可控壓力夾具由夾具支架固定，全反射棱鏡由棱鏡固定架固定。 4.利用權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述裝置實(shí)現(xiàn)的基于太赫茲衰減全反射技術(shù)的 transwell細(xì)胞實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法，其特征在于，具體步驟如下： 1)將底部附著單細(xì)胞層的transwell小室置于全反射棱鏡上，使得單細(xì)胞層與全反射棱鏡的表面緊密接觸，向小室上層加入培養(yǎng)基； 2)太赫茲信號(hào)發(fā)生單元向全反射棱鏡檢測(cè)單元發(fā)射太赫茲波； 3)太赫茲波在全反射棱鏡表面發(fā)生全反射并形成沿全反射棱鏡表面垂直向上分布的倏逝波，與緊密貼合的單細(xì)胞層相互作用，調(diào)制反射太赫茲波； 4)太赫茲信號(hào)接收單元接收反射太赫茲波，時(shí)間延遲控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)太赫茲波發(fā)生和探測(cè)光路，信號(hào)處理單元采集與分析單細(xì)胞層的太赫茲信號(hào)，完成transwell細(xì)胞實(shí)驗(yàn)檢測(cè)；