[发明专利]基于图像分析定量细胞内铁纳米颗粒含量的方法

说明书

本发明公开了一种基于图像分析定量细胞内铁纳米颗粒含量的方法，利用普鲁士蓝染色细胞图通过图像分析处理的方式定量细胞内的铁含量，首先对细胞染色样品进行图像采集，通过对数字图片每个像素RGB色彩空间的运算，提取蓝色特征信息。将大量样品的蓝色特征信息与其由ICP等元素分析仪器得到的细胞铁含量建立回归关系，回归关系确定后就能够实现由定性的染色图片得到准确的细胞内铁含量，避免了繁琐昂贵的铁含量测量过程，实现了操作更加简单，成本大大降低的效果。

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，尤其涉及一种基于图像分析定量细胞内铁纳米颗粒含量的方法。

背景技术

铁基磁性纳米颗粒近年来在生物医学领域非常多的关注和研究，相比较其他金属纳米颗粒如：金纳米颗粒、银纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒等，铁基纳米颗粒具有更好的生物相容性以及独特的磁学性质。在肿瘤治疗的应用中，通常将铁基颗粒作为载药平台靶向特定肿瘤组织，并且通常利用铁基纳米颗粒的磁响应特性，在外部磁场引导下使载药体能够更高效地到达肿瘤部位。如果将铁基磁性纳米粒子暴露在交变磁场下，由于奈尔弛豫效应，纳米颗粒会发生产热效应，载药体在到达肿瘤局部时同时能够通过升温使得肿瘤消融。另外，在组织重建工程当中，通常使细胞内吞或标记上铁基纳米颗粒，通过外部磁场的调控使细胞在体外构建形成特定的形状。铁基纳米颗粒同时能够充当磁共振造影剂，随着干细胞在疾病治疗中表现出的广阔前景，将干细胞标记上纳米颗粒就能够通过磁共振观察细胞的运动和变化，对医学的发展具有重大意义。其中重要的是，无论是治疗还是诊断亦或是组织工程建设，为了达到预期的效果，首先要明确的是细胞内铁基纳米颗粒的含量。

目前测定细胞内铁纳米颗粒的方法主要分为两大类，其中一类是通过染色的方式利用试剂盒对固定后的细胞进行染色，染色的原理是基于3K4[Fe(CN)6]与Fe3+后能够产生Fe4[Fe(CN)6]3(普鲁士蓝粒子)，普鲁士蓝是一种呈现蓝色的物质，当细胞中含有Fe3+时，细胞内会呈现出蓝色，随着Fe3+量越多，染色后的蓝色的色度也就越深，呈现蓝色的像素点数也越多。此方法的优势在于简便、直观、易操作且成本低，能够比较出两个样品间的差距，但是此方法的缺点在于无法定量，无法明确此时细胞内具体的铁含量。另一种测量细胞内铁含量的方法是通过破碎细胞，释放出细胞内的铁离子和未被溶酶体代谢的铁纳米颗粒，对收集到的溶液用硝酸全部反应成铁离子后利用金属离子检测器检测溶液中的铁含量，之后根据结果换算成未破碎前每个细胞内的铁含量，由于细胞内的铁含量较少，通常每个细胞内仅有几皮克到几十皮克之间，因此用于测量的仪器需要很高的灵敏度，如：ICP-OES(指电感耦合等离子体发射光谱仪)、ICP-MS(电感耦合等离子体质谱仪)、电化学等方法，优点在于灵敏度高、能够定量细胞内的铁含量，缺点在于细胞处理过程复杂、ICP仪器价格昂贵不具有普遍性。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于图像分析定量细胞内铁纳米颗粒含量的方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于图像分析定量细胞内铁纳米颗粒含量的方法，包括步骤：

(1)将细胞样品进行清洗、固定和染色，染色样品拍摄多张照片；

(2)基于大量的图片样本得到图片信息值与仪器实际测得的铁含量建立回归方程Y＝AX+B，X为图片提取的特征值，Y为测得的细胞内铁含量，并确定A与B的值；

(3)基于图像分析得到蓝色表征值，基于两者回归关系从而定量细胞内铁含量。

所述步骤(2)具体包括：

(2.1)统计图片中细胞的总个数；

(2.2)通过对RGB色彩空间的运算提取蓝色特征信息，并计算表征值TN；

(2.3)通过样本染色图片的TN值和仪器对应测得的细胞内铁含量，建立线性回归曲线，拟合得到回归方程Y＝AX+B。

所述步骤(2.1)包括：