磁激活细胞分选(MACS)和荧光激活细胞分选(FACS)的原理及方法区别

2026-03-27 来源:本站点击次数:121

细胞分离技术的原理与操作方法，主要可分为两大类：基于物理特性（如密度梯度离心、基于细胞大小和黏附性的方法）和基于免疫学原理（如玫瑰花结法、抗体技术）的方法。在基于抗体特异性结合的免疫学方法中，当前最主流的两种技术是磁激活细胞分选（MACS）和荧光激活细胞分选（FACS）。

方法类别	分离原理	主要技术/方法	适用条件/特点
1. 密度	细胞在密度梯度介质中离心，移动至与自身密度相等的等密度点。	等密度离心法（如使用Ficoll, Percoll介质）	需要细胞间存在密度差异。介质需精确定义渗透压、pH等，以减少细胞损伤。
2. 密度	通过抗体将非目标细胞与红细胞交联，形成高密度复合物（免疫玫瑰花结），离心后沉淀。	玫瑰花结法（如RosetteSep™试剂盒）	适用于分离能与特定红细胞（如绵羊红细胞）形成玫瑰花结的细胞（如T细胞）。
3. 大小	细胞在单位重力作用下，于梯度介质中根据大小和沉降速度差异自然沉降。	单位重力沉降法	适用于细胞大小差异显著或需分离细胞聚集体的场景；不适用于处理大量或大小均一的细胞。
4. 黏附性	利用特定细胞类型对某些材料（如尼龙纤维、玻璃珠）的差异黏附性进行分离。	尼龙毛黏附法	操作简便、经济，但纯度相对较低，可能影响分离后细胞的功能（如T细胞活化）。常用于分离T细胞（非黏附）和B细胞（黏附）。

基于物理特性的细胞分离方法
一、磁珠分选（MACS）
1、磁珠分选是一种广泛应用的磁分选方法。其核心系统包含三个部分：
微珠：超顺磁性颗粒，表面偶联特异性抗体。其微小尺寸使其不会过度占据细胞表面表位、不激活细胞，且通常无需在分选后去除。
层析柱：内装铁磁性微球。置于磁场中时，其磁场可增强约10,000倍，形成高梯度磁场以捕获磁性标记的细胞，同时减少对细胞的机械应力。
分离器：提供磁场的设备，有多种型号以匹配不同规格的层析柱和样本体积。

2、标记方法主要有两种：
直接法：微珠直接与细胞表面抗原结合。步骤最简捷，仅需一次孵育和最少洗涤。
间接法：分两步进行。先用未偶联或带有生物素/荧光标记的一抗与细胞孵育，再加入能与该一抗（如抗免疫球蛋白微珠）或其偶联分子（如抗生物素微珠）结合的MACS微珠。此法便于使用抗体混合物进行标记。
磁珠分选技术主要采用四种分离策略：正向选择、耗竭法、未接触分离（亦称负向选择）以及顺序分选。
①在正向选择过程中，特定细胞类型会通过磁性标记（直接或间接方式）被保留，从而在分离过程中得以留存，而其余细胞类型则继续流动通过。随后，在柱体经洗涤并脱离磁场后，目标细胞可被洗脱。采用该策略是分离特定细胞类型的最快方法。

②在耗竭策略中，非目标细胞经磁性标记后，当悬浮液通过磁场时，目标细胞会随流体通过收集，而非目标细胞则滞留于层析柱中并最终被弃用

③未接触式分离法是获取目标细胞类型而不需标记（未接触形式）的最佳策略。在此方法中，非目标细胞类型会被磁性标记并滞留于层析柱中，从而被去除。由于目标细胞未被标记，它们将通过流动相被收集。若需要，亦可在标记组分从磁场中分离后进行洗脱。

④顺序分选，合上述多种策略，进行连续两轮或以上的分选。

采用MACS技术通过耗竭法分离细胞后进行阳性选择。表达与目标细胞相同标记物的非目标细胞被标记并进行耗竭处理。随后对流式分离中获得的目标细胞进行共同标记物标记，并通过阳性选择法进行分离。

采用MACS技术通过两次连续阳性选择实现细胞分离。首先，对细胞进行第一种标记物标记并通过阳性选择收集；随后通过酶法去除标记物，以便对目标细胞进行第二种标记物的二次标记，该标记物同样通过阳性选择收集。

二、FACS（流式分选）工作流程与特点
流式细胞仪将细胞悬液注入流动室，在鞘液包裹下形成单细胞流。激光照射单个细胞，仪器检测其产生的光散射信号和荧光发射信号，该技术可用于分选多种细胞类型，其中造血细胞的分离是其最常见应用之一。
数据分析与分选：检测到的信号经处理后，以散点图等形式显示。操作者可在屏幕上设定参数（如特定荧光强度或大小），圈定需要分选的特定细胞群。仪器随后对符合参数的细胞液滴充电，使其在电场中偏转，从而实现收集。

三、MACS和FACS区别

	MACS (磁激活细胞分选)	FACS (荧光激活细胞分选)
核心技术原理	使用与超顺磁性微珠偶联的抗体标记细胞，通过高梯度磁场进行物理分离。	使用荧光标记抗体标记细胞，通过流式细胞仪检测单个细胞的光散射和荧光信号进行分选。
分离机制	基于磁性：标记细胞被磁场滞留，未标记细胞流穿。	基于液滴静电偏转：对符合预定光学参数的单个细胞液滴充电并偏转收集。
通量/速度	快	最快70000/秒
主要策略	正向选择、负向选择（耗竭法）、未接触分离（负向富集）等，灵活度高。	主要为正选和负选，依赖于设定的门控（Gating）策略。
特异性/纯度	可80－90％	＞90％
同时可以分选的细胞种类	6种	一种
主要应用场景	需要快速、高回收率地从大量细胞中富集或去除某一类细胞的场景，如免疫细胞分选、干细胞分选等。	需要对稀有细胞亚群进行极高纯度分选，或需基于多个标记物进行复杂分选的尖端研究。

相关试剂及产品清单

产品名称	货号	品牌	用途说明
CD3 Nanobeads, human (RUO)	S0B1852	starter	用于阳性分选人CD3+ T细胞的磁性标记微珠。
CD4 Nanobeads, human (RUO)	S0B5740	starter	用于阳性分选人CD4+ T细胞的磁性标记微珠。
CD8 Nanobeads, human (RUO)	S0B5741	starter	用于阳性分选人CD8+ T细胞的磁性标记微珠。
CD14 Nanobeads, human (RUO)	S0K0004	starter	用于阳性分选人CD14+ 单核细胞的磁性标记微珠。
CD45 Nanobeads, human (RUO)	S0K0001	starter	用于阳性分选人CD45+ 白细胞（泛白细胞）的磁性标记微珠。
CD45 Nanobeads, mouse (RUO)	S0K0002	starter	用于阳性分选小鼠CD45+ 白细胞（泛白细胞）的磁性标记微珠。
CD4 Nanobeads, mouse (RUO)	S0K0003	starter	用于阳性分选小鼠CD4+ T细胞的磁性标记微珠。
CD8 Nanobeads, mouse (RUO)	S0K0005	starter	用于阳性分选小鼠CD8+ T细胞的磁性标记微珠。
CD19 Nanobeads, human (RUO)	S0K0006	starter	用于阳性分选人CD19+ B细胞的磁性标记微珠。

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