Dual-beam scrolling interference pattern flow cytometry for high-throughput characterization of submicron sized particles Main article
本文介绍了一种利用双束扫描干涉图样来克服灵敏度限制的高通量流式细胞术平台，该平台能够以每秒高达 750 个颗粒的速度实现对亚微米颗粒（包括小至 15 nm 的金纳米颗粒）的检测与区分。
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在纳米技术的隐形世界中，由于颗粒过于微小，无法用普通显微镜观察，科学家们面临着一个持久的挑战：如何快速且准确地计数并测量它们。这些微小的颗粒，从合成微珠到在细胞间传递信息的生物囊泡，对于开发新药和理解生命过程至关重要。传统方法往往迫使人们做出艰难的选择。有些技术可以观察极小的颗粒，但速度缓慢且一次只能分析少量颗粒；而另一些技术虽然每秒可以计数数千个颗粒，却缺乏检测比沙粒还小的物体的灵敏度。这一差距使得研究人员在表征绝大多数亚微米级颗粒时感到力不从心，限制了从药物递送到环境监测等领域的进展。
丹麦技术大学的一个研究小组现在研制出了一种新型仪器，填补了这一空白，提供了一种既能高速又能保持高灵敏度来观察和计数这些微小物体的方法。他们的设备是一种流式细胞仪，其工作原理是通过两束激光照射携带颗粒的液体流。研究人员并没有使用稳定不变的光，而是创造了一种光影交错的条纹图案，就像一幅滚动的照明幕帘，横扫过颗粒经过的路径。当颗粒穿过这种图案时，它散射出的光会以一种精确且快速的节奏闪烁。通过让探测器只监听这种特定的节奏，系统可以忽略通常会淹没微弱信号的持续背景噪声。这使得机器能够识别直径小至15纳米的单个颗粒，而这种尺寸对于标准的快速计数器来说几乎是无法检测到的。
研究人员使用各种尺寸（从15纳米到500纳米）的金珠和聚苯乙烯微珠测试了他们的新系统。在直接对比中，他们展示了当机器使用单束静态光时，无法可靠地看到小于70纳米的颗粒；然而，当他们切换到双束滚动模式时，仪器清晰地识别出了小至15纳米的颗粒。该系统在处理颗粒的速度上达到了每秒高达750个，这一速度比以往测量此类微小物体的高分辨率尝试快了五倍。实验收集的数据与关于光在这种特定类型光场中如何散射的理论预测高度吻合，证实了该设计背后的物理原理完全符合预期。
这种方法最显著的优势之一是它能够根据材料属性而非仅仅根据尺寸来区分不同类型的颗粒。由于滚动光模式为每个颗粒创造了独特的信号特征，系统即使在金珠和塑料珠大小相同时也能将它们区分开来。这相比于现有方法是一项重大改进，因为现有方法往往难以区分混合样本中的不同材料。研究人员还展示了该系统可以处理高浓度的颗粒，而不会出现颗粒聚集或干扰探测器的情况，而这正是迫使其他仪器只能处理极稀释样本的常见问题。
虽然目前的原型机使用的是特定类型的激光和透镜设置，但作者建议该技术还可以进一步优化。他们进行的模拟显示，通过改变激光光的颜色并使用更强大的透镜，可能会使系统更加灵敏，或许能使其检测到像脂质体或细胞外囊泡这样散射极少光线的生物颗粒。目前，该设备是一个概念验证，证明了将流式细胞术的高速计数能力引入纳米尺度是可能的。通过将简单的干涉图案转化为强大的检测工具，这项工作提供了一种分析亚微米世界的新型无标记方法，有可能取代多种更慢、更复杂的测量技术。
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