中科院青島能源所開發微型液滴微流控平臺

2023年05月05日 08:53:03來源：化工儀器網點擊：4888

　　【化工儀器網項目成果】液滴微流控技術是近年來在傳統連續流微流控系統基礎上發展起來的，利用互不相溶的兩液相產生分散的微液滴進行實驗操作的非連續流微流控技術。微液滴具有體積小、比表面積大、速度快、通量高、大小均勻、體系封閉、內部穩定等特性，在藥物控釋、病毒檢測、顆粒材料合成、催化劑等領域中均有重要應用。

　　近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所單細胞中心開發了低成本、非標記的微型液滴微流控平臺。該平臺可通過單細胞微液滴培養、液滴自熒光檢測、目標微液滴自動分選等步驟完成單細胞水平的微生物生長表型篩選，并在大腸桿菌中示范該方法的準確度和可靠性，為工業菌株的快速篩選提供了有力手段。

　　精準的單細胞精度生長表型測量是工業育種、酶定向進化和合成生物學等領域發展的關鍵步驟。優質菌株的選育需滿足“長得快”和“產量高”兩個特征。目前單細胞水平的高通量表型篩選僅限于代謝表型，如通過熒光激活液滴分選(FADS)獲取“高產”菌株，尚缺乏單細胞水平的生長表型高通量篩選方案，難以實現“長得快”菌株的高通量選育。

　　青島能源所單細胞中心研究小組基于微生物在液滴內的自發熒光，開發一種低成本、非標記的液滴微流控篩選平臺，可完成微生物生長表型的高通量篩選。具體流程為：通過液滴微流控技術將微生物單細胞包裹于微液滴中，并分散培養；將培養后的液滴注入到微流控芯片中，在檢測區域采集365 nm激光照射下的微液滴自發熒光；通過光纖將光信號傳輸到PMT中，并利用編程軟件和高頻電壓控制實現目標液滴的自動分選。

　　前期，單細胞中心開發了系列拉曼流式單細胞分選技術FlowRACS，能夠在非標記的條件下高通量、高效率地識別分選出單細胞代謝產物含量高(“高產”)的菌株；通過耦合本項工作開發的單細胞水平生長表型快速篩選技術，能夠進一步篩選出“長得快”的菌株，從而實現工業微生物選育的目標。單細胞中心將依托上述系列創新技術，進一步發展單細胞水平的菌株選育平臺關鍵技術與裝備，以支持工業生物技術與合成生物產業的發展。

　　相關論文Label-free droplet-based bacterial growth phenotype screening by a mini integrated microfluidic platform于近日發布在國際期刊《傳感器和執行器B：化學》(Sensors and Actuators B: Chemical)

　　參考資料來源：中國科學報、中科院青島能源所

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