(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210705443.5 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 济南微生态生物医学省实验室 地址 250117 山东省济南市槐荫区城市 之 光西座 (72)发明人 吕军鸿　张广旭　王亚迪　傅煜冰　 (74)专利代理 机构 北京众泽信达知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11701 专利代理师 张艳萍 (51)Int.Cl. G01N 21/3586(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于太赫兹技术检测活细胞样品的方 法 (57)摘要 本发明公开了一种基于太赫兹技术检测活 细胞样品的方法， 包括以下步骤： 步骤1， 将待测 细胞样品制成细胞微液滴样品， 所述细胞微液滴 样品为具有反向结构的乳液， 由太赫兹波段透过 性好的连续相、 含细胞的分散相和生物相容性好 的表面活性剂组成； 步骤2， 提供太赫兹时域光谱 装置， 装置上设有容纳步骤1所述微液滴样品进 行太赫兹检测的容器； 步骤3， 将步骤1所述微液 滴样品加入步骤2所述容器中， 使用太赫兹时域 光谱装置获得待测细胞样品在太赫兹波段的光 谱信息。 本发 明利用太赫兹光谱装置高灵敏度地 获取了活细胞的光学参数， 从而实现了对细胞生 理病理信息的无损表征。 权利要求书1页 说明书13页 附图7页 CN 115015159 A 2022.09.06 CN 115015159 A 1.一种基于太赫兹技 术检测活细胞样品的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1， 将待测细胞样品制成细胞微液滴样品， 所述细胞微液滴样品为具有反向结构的 乳液， 由太赫兹波段透过性好的连续相、 含细胞的分散相和生物相容性好的表面活性剂组 成； 步骤2， 提供太赫兹时域光谱装置， 装置上设有容纳步骤1所述微液滴样品进行太赫兹 检测的容器； 步骤3， 将步骤1中的所述微液滴样品加入步骤2中的所述容器 中， 使用太赫兹时域光谱 装置获得待测细胞样品在太赫兹波段的光谱信息 。 2.根据权利要求1所述的基于太赫兹技术检测活细胞样品的方法， 其特征在于， 在步骤 3中， 还设有太赫兹超材料传感器， 所述太赫兹超材料传感器由太赫兹超材料制成， 所述微 液滴样品与所述太赫兹超材 料传感器构成待测总体。 3.根据权利要求1或2所述的基于太赫兹技术检测 活细胞样品的方法， 其特征在于， 步 骤1中的所述表面活性剂为磷脂分子、 脂肪酸甘油酯或多元醇； 优选， 所述表面活性剂选自 1,2‑二油酰基 ‑sn‑甘油‑3‑磷脂酰胆碱、 聚山梨酯或十二烷基苯磺酸钠中的任一种或多种； 更优选， 所述表面活性 为1,2‑二油酰基 ‑sn‑甘油‑3‑磷脂酰胆碱 。 4.根据权利要求1 ‑3中任一所述的基于太赫兹技术检测 活细胞样品的方法， 其特征在 于， 所述连续相是对表面活性剂溶解 性好的非极性有机试剂， 优选为十六烷。 5.根据权利要求2所述的基于太赫兹技术检测活细胞样品的方法， 其特征在于， 太赫兹 超材料为刻有亚太赫兹波长周期性结构、 在太赫兹波段有滤波和谐振功能的材料， 所述周 期性结构选自双条 形、 菱条形、 缺口中间线形以及 双开口环形中的一种或多种。 6.根据权利要求1 ‑5中任一所述的基于太赫兹技术检测 活细胞样品的方法， 其特征在 于， 在步骤1中， 所述 微液滴的制备包括以下步骤： 1)将所述待测细胞样品制成细胞 悬浮液， 作为所述含细胞的分散相； 2)将表面活性剂溶解于连续相试剂中， 获得含有表面活性剂的连续相； 3)将所述分散相加入含有表面活性剂的连续相中， 通过使所述分散相在所述连续相中 均匀分布的物理手段， 生成含细胞的微液滴； 所述物理手段优选为搅拌摇匀或使用微 流控芯片中的任一种。 7.根据权利要求6所述的基于太赫兹技术检测活细胞样品的方法， 其特征在于， 所述微 流控芯片为具有流动汇集结构的微流控芯片， 在流体汇聚结构处利用不混溶的分散相和连 续相之间的剪切力和界面张力相互作用生成微液滴。 8.根据权利要求1 ‑7中任一所述的基于太赫兹技术检测 活细胞样品的方法， 其特征在 于， 步骤1中的所述细胞样品为原核细胞或真核细胞。 9.根据权利要求8所述的基于太赫兹技术检测活细胞样品的方法， 其特征在于， 所述原 核细胞为杆菌优选为大肠杆菌(E.coli)； 所述真核细胞为干细胞或肿瘤细胞； 所述干细胞 优选为间充质干细胞， 所述肿瘤 细胞优选为Hela细胞。 10.根据权利要求2 ‑9中任一所述的基于太赫兹技术检测活细胞样品的方法， 其特征在 于， 步骤2的所述容器是在太赫兹波段具有透过性的用于承载微液滴的样品池或样品腔， 优 选所述容器由石英制成。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115015159 A 2一种基于太赫兹技术检测活细胞样品的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及生物医学技术领域， 具体而言， 涉及一种基于太赫兹技术检测活细胞 样品的方法。 背景技术 [0002]细胞的折射率是直接反映细胞特性的重要参数， 它与细胞内部的物质组成和分布 密切相关。 细胞折射率已被用于监测细胞的增殖、 分化、 病变等生理过程， 在生物医学领域 得到了广泛应用。 随着先进光学技术的快速发展， 折射率的测量已经可以拓展至更广的频 率范围。 高灵敏度的太赫兹时域光谱系统(THz ‑TDS)已经被用于获取物质在太赫兹频段(频 率范围0.3～10THz)的折射率。 这一频段的电磁波具有适于一系列有利于活细胞表征的独 特性质： 可以灵敏的获取细胞内生物分子的水合信息， 从而根据细胞 的水合状态判断细胞 的活性和功能； 同时具有较低的光子能量， 不易引起破坏生物样品的电离作用， 保证了检测 的生物安全性。 基于THz ‑TDS对活细胞折射率、 介电常数等性质的测量， 有望成为一种快速、 实时、 无标记和非侵入的细胞检测手段， 在基础科 学和临床检测中有巨大的潜在应用价 值。 [0003]然而， 太赫兹波对水的吸收敏感性使活细胞样品的太赫兹光谱测量面临技术上的 挑战。 活细胞必须生活在水环 境中， 而溶剂水在检测中产生了 极大的背 景信号， 溶剂的折射 率降低了检测的信噪比。 如何有效降低背景吸收， 提高折射率测 量的信噪比是细胞太赫兹 检测的主要问题。 根据现有的文献研究， 为提高细胞太赫兹光谱测量的信噪比， 主要采取以 下两种技 术手段： [0004](1)直接去除培养液： 用滤纸吸取、 静置干燥等手段去除贴壁培养细胞上部的多余 培养液； [0005](2)采用反射式探测模式： 使用反射式THz ‑TDS技术， 只获取反射棱镜表面单层细 胞的光学参数。 [0006]上述技术手段中， 直接去除培养液会损伤甚至杀死细胞， 而进行反射式探测需要 预先在反射棱镜表面进 行长时间(通常为48小时)的细胞培养以获取单层细胞， 极大降低了 检测效率。 此外， 单层细胞的不均匀 性也使上述策略容易受到人为因素的干扰。 因此， 上述 技术手段不足以完全解决细胞太赫兹光谱测量的低信噪比问题。 发明内容 [0007]有鉴于此， 本发明的目的在于提供一种基于太赫兹技术检测活细胞样品的方法， 以解决现有技术中太赫兹细胞检测中由于水介质的强吸收造成的灵敏性差、 信噪比低等问 题。 本发明用油包水微液滴负载活细胞， 用太赫兹波段透过性好的连续相试剂取代细胞周 围的水介质， 以提高细胞与周围介质的光谱 对比度， 实现高灵敏度的细胞太赫兹光谱测量。 [0008]本发明的目的及其 技术问题的解决， 可以采用以下技 术方案来实现。 [0009]本发明提供了一种基于太赫兹技 术检测活细胞样品的方法， 包括以下步骤： [0010]步骤1， 将待测细胞样品制成细胞微液滴样品， 所述细胞微液滴样品为具有反向结说　明　书 1/13 页 3 CN 115015159 A 3