面内球面反射镜光流式细胞仪

辨别流体成分的能力，从而实时监测可能对人类造成伤害的元素，是人们非常感兴趣的课题。被细菌、病毒和寄生虫污染的饮用水，如果不容易识别，可能会导致一系列健康问题。事实上，人们普遍认为，由水中的大肠杆菌引起的疾病每年导致数十万人患病¹，据估计，它是5岁以下儿童死亡的第二大原因。

因此，任何水分析技术都必须能够确保符合严格的质量标准，以确保日常安全使用和消费。同时，分析体液中单个细胞的能力允许进行广泛的科学研究，包括研究同一标记物或污染物对其物理和化学性质的影响。

研究表明，某些生物标志物可能与许多不同的疾病有关，或者可能表明未来疾病发展的易感性。此外，每年都有大量的塑料进入海洋，随着它们的分解，即使是非常小的碎片(微塑料)也可能对野生动物和人类有害。

迄今为止，尚未详细研究摄入这些微塑料对细胞的影响。尽管每种微光学的贡献都有重要的优势，但仍然缺乏一种便携式，易于使用的设备(不需要专业人员)，它结合了高灵敏度，高通量和快速响应。为了提高光流体流式细胞仪的精度，从而在高通量下实现最小可检测粒度，需要解决两个关键因素:精确控制微颗粒在流动中的三维位置和高信噪比的测量。

为了满足这些要求，Filippo Zorzi等人²了一种新型光流体流式细胞仪的制造和表征，该仪器利用了一种创新的、用户友好的3D流式细胞池与集成的平面内3D球面微镜的集成，在相同的玻璃平台上，将S/N提高了几个单位。

对于较小的颗粒聚焦，设计了一种新的几何形状，仅使用两个入口即可实现流体动力聚焦，利用简单快速的制造过程。使用相同的制造工具同时将光学元件集成到芯片中，避免了错位。

图1 光电流控芯片及检测装置示意图。

图2 (a)光电流控芯片几何示意图。(b) 5倍物镜下制备芯片的亮场显微镜图像。

选择这种智能平面内光学元件的动机是确保从更宽的非离散立体角收集有用的信号，同时通过将其放置在尽可能靠近传感核心组件的位置来减少背景噪声。

因此，获得的信号增加使得仅使用便宜的光电探测器就可以检测到1.5微米大小的流动颗粒(包括细菌)。通过分别识别不同大小和形态的聚苯乙烯珠、荧光HEK293T细胞和水中细菌的存在，对该装置进行了测试。

在LoC中，散射和荧光是从同一光纤输出中收集的;这简化了几何结构，便于使用简单且广泛使用的集成光电工具处理两种光信号。这使得该设备坚固紧凑，在便携性、灵敏度和易用性方面具有宝贵的优势。

1.Rangel, J. M.;  Sparling, P. H.;  Crowe, C.;  Griffin, P. M.; Swerdlow, D. L., Epidemiology of <em>Escherichia coli</em> O157:H7 Outbreaks, United States, 1982–2002. Emerging Infectious Disease journal 2005, 11 (4), 603.

2.Zorzi, F.;  Bonfadini, S.;  Aloisio, L.;  Moschetta, M.;  Storti, F.;  Simoni, F.;  Lanzani, G.; Criante, L. Optofluidic Flow Cytometer with In-Plane Spherical Mirror for Signal Enhancement Sensors [Online], 2023.

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