基于表面声波液滴微流控装置的选择性单细胞负载研究

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2021-07-23  环球过滤分离技术网   guolvfenlitech6

在生物学研究中，组织或器官样本具有明显复杂性和异质性，因此，在单细胞水平进行细胞行为观测和分析实验，成为人们揭示复杂生命过程中不可或缺的手段。

近日，美国哈佛大学 David A. Weitz 院士课题组在 Lab on a chip 上发表题为“Selective cell encapsulation, lysis, pico-injection and size-controlled droplet generation using traveling surface acoustic waves in a microfluidic device”的研究论文，报道了一种用于单细胞负载、裂解与物质注入的液滴微流控装置。该装置在传统液滴微流控芯片中集成了叉指式换能器（IDT），用于产生可以主动控制液滴行为的行波表面波（TSAW），在此基础上再结合荧光检测技术，以实现选择性的单细胞负载与操控。

  

▲	图 1. TSAW 微流控芯片中液滴生成

本工作利用 IDT 装置，可按需生成液滴。当 IDT 产生的表面声波从气体间隙通过 PDMS 进入到充满液体的通道时，会在液体的瑞利角方向产生纵波，并在接触区取代液体。此时，芯片高度的变化会促进声波的压降，从而引起分散相夹止，以此通过一步乳化生成液滴。将该方法与荧光激活细胞分选单元集成，可实现目标单细胞或单分子的可控负载。相对于传统的被动液滴微流控技术，该体系中负载单细胞的比例大大提高。

  

▲	图 2. 利用 TSAW 进行液滴微注射

当提高 IDT 的脉冲强度时，可以观察到细胞的死亡与裂解，从而实现对细胞裂解产物的收集。同时，基于多通道的芯片设计，当 IDT 的脉冲频率与液滴生成频率相同时，表面声波的能量可以打破液滴的界面，通过在已生成的液滴中注入相应反应试剂，以实现单细胞的检测分析。

这项工作提供了一种利用微流控液滴技术用于主动进行单细胞分析的新方法，未来可能在单细胞组学和细胞谱系追踪等方面具有潜在应用价值。

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