给细胞装上“旋转门检票机”:一个研究油漆的工科宅男,如何用一粒小孔包揽全人类的血常规化验单?
1953 年 10月20日 · 库尔特细胞计数仪(Beckman Coulter Counter)与流式细胞仪鞘液聚焦系统
你知道吗?
怎么在一秒钟内数清一万颗透明的细胞并量出每一颗的胖瘦?库尔特说:根本不用拿镜头看,让它们排队钻过一扇通电的盐水小门,谁肚子大谁挡住的电流就多!
不管你是去医院抽血拿回一张印满红细胞、白细胞、血小板数量和平均体积(MCV)的“血常规化验单”,还是在细胞房用贝克曼(Beckman Coulter)全自动细胞计数仪测细胞密度,背后都在运行着同一个诞生于芝加哥地下室的物理点子——库尔特原理(Coulter Principle)。
在 20 世纪 50 年代之前,全世界的检验科医生和生物学家要想数清血液里有多少颗红细胞,唯一的办法是趴在显微镜前,盯着玻璃血球计数板(Hemocytometer)的方格网一颗一颗拿眼睛数,不仅数到眼瞎,误差还高达 20% 以上!
二战后,美国电气工程师华莱士·库尔特(Wallace H. Coulter)在研究如何快速测量海军舰艇油漆颗粒与受核辐射士兵的血细胞数量时,被显微镜折磨疯了。他在自家地下室里拿热针在玻璃管上扎了个极小的微孔,管内外灌满导电的生理盐水并插上电极通上恒定电流。
他惊喜地发现:细胞表面裹着绝缘的磷脂双分子层膜,在电流眼里,一颗细胞就是一颗不导电的“微型塑料球”!当负压抽吸带着细胞像过地铁闸机一样排队单行钻过微米小孔的瞬间,细胞挤走了小孔里同样体积的导电盐水,孔内电阻就会瞬间跳起一个尖锐的电压脉冲!
脉冲跳了多少次,就有多少颗细胞钻过去;脉冲跳得多高,这颗细胞的体积就有多大!1953 年 10 月 20 日,这项编号 US 2,656,508 的传奇专利正式获批,不仅终结了人类趴在显微镜前数血球的历史,更直接启发了现代流式细胞术与纳米孔测序的诞生。