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引言：為什么液滴微流控技術(shù)越來(lái)越受到矚目？
傳統(tǒng)細(xì)胞分選技術(shù)正面臨通量低、樣本損耗大、成本高昂的瓶頸。DREM cell液滴微流控細(xì)胞分選儀以革新式設(shè)計(jì)打破桎梏：
? 每秒生成5000-10,000個(gè)液滴，可有效實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞包裹；
? 試劑消耗降至百萬(wàn)分之一，極大降低珍貴樣本損耗率；
? 分選速度高達(dá)1,000滴/秒，媲美流式卻無(wú)交叉污染風(fēng)險(xiǎn)；
? 相比孔板篩選通量提升10^3~10^4倍，成本僅為傳統(tǒng)方法的1/10^6。
一、設(shè)備基礎(chǔ)認(rèn)知
DREM cell是基于液滴微流控技術(shù)開發(fā)而成的超高通量單細(xì)胞分選平臺(tái),通過(guò)使用最新的微流控技術(shù)，每秒可以發(fā)生成千上萬(wàn)的微液滴（pL），細(xì)胞包裹于微液滴之中，可進(jìn)行生長(zhǎng)、裂解、代謝、反應(yīng)等生物生化過(guò)程，并與液滴之中的熒光篩子進(jìn)行充分結(jié)合，產(chǎn)生不同強(qiáng)度的熒光信號(hào)；之后利用微液滴分選技術(shù)將低產(chǎn)出和高產(chǎn)出的細(xì)胞通過(guò)熒光信號(hào)分選出來(lái)并打印到多孔板中，實(shí)現(xiàn)分選過(guò)程的高通量化。
1
液滴體系
DREM cell液滴微流控細(xì)胞分選儀的核心競(jìng)爭(zhēng)力正源于其特殊的液滴體系設(shè)計(jì)，微液滴即獨(dú)立反應(yīng)器，相對(duì)于平臺(tái)物種豐富度更高。
2
效率提升
3
成本優(yōu)化
DREM cell設(shè)備自動(dòng)化減少了人工干預(yù)，基礎(chǔ)設(shè)施與耗材成本顯著下降。
二、DREM cell組成模塊
流路系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)
該系統(tǒng)主要由動(dòng)力源、驅(qū)動(dòng)泵、進(jìn)樣瓶、收集瓶、微流控芯片等組成，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)樣品/液滴在管路和微流控芯片內(nèi)部流動(dòng)，示意圖如下。通過(guò)高精準(zhǔn)的動(dòng)力控制和高精密微流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)皮升級(jí)微液滴的高通量、自動(dòng)化操控。
光學(xué)系統(tǒng)：顯微高速成像，熒光信號(hào)激發(fā)與轉(zhuǎn)化
該系統(tǒng)主要由激發(fā)光源、透鏡和濾光片（用于收集儀器發(fā)射的光信號(hào)）、成像系統(tǒng)以及用于產(chǎn)生光電流的檢測(cè)系統(tǒng)組成。通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)組件協(xié)同運(yùn)作，將不同波長(zhǎng)的激光照射到微液滴單元，收集發(fā)射光子形式的信號(hào)數(shù)據(jù)，并將這些光子轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，導(dǎo)入電子系統(tǒng)，進(jìn)而進(jìn)行細(xì)胞信號(hào)的檢測(cè)以及處理。光學(xué)系統(tǒng)的示意圖如下:
電學(xué)系統(tǒng)：將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)力，驅(qū)動(dòng)液滴偏轉(zhuǎn)
該系統(tǒng)在設(shè)備的各模塊中扮演著大腦的作用，負(fù)責(zé)將光子轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，并且對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行識(shí)別、存儲(chǔ)、判定和處理。當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到細(xì)胞轉(zhuǎn)換的電子信號(hào)后，會(huì)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行判定；如果該信號(hào)在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)瞬時(shí)的打開電場(chǎng)開關(guān)，產(chǎn)生電場(chǎng)作用力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)液滴的捕獲，達(dá)到篩選的目的。該過(guò)程的示意圖如下：
三、DREM cell新手入門指南
1、開機(jī)前通用準(zhǔn)備工作
2、液滴制備
（1）準(zhǔn)備耗材：液滴生成芯片、液滴生成油、進(jìn)樣瓶、收集瓶。
（2）調(diào)整細(xì)胞濃度：在液滴生成的過(guò)程中，細(xì)胞或微生物會(huì)隨著試劑的分割，隨機(jī)分配到各個(gè)液滴中，這種隨機(jī)分配的過(guò)程符合泊松分布的規(guī)律。因此可以通過(guò)泊松分布來(lái)計(jì)算單個(gè)液滴包裹 0、1 或多個(gè)細(xì)胞/微生物的概率；通過(guò)調(diào)整細(xì)胞濃度，實(shí)現(xiàn)理想的包裹率。
（3）進(jìn)樣瓶進(jìn)樣：在超凈工作臺(tái)中，用移液器吸取所需體積的液滴生成油到油相進(jìn)樣瓶，用同樣的方法添加所需體積的菌液到水相進(jìn)樣瓶。
（4）管路連接：將進(jìn)樣瓶的導(dǎo)管端連接到芯片上，氣管接口端連接到氣管，依次連接好油相進(jìn)樣瓶、水相進(jìn)樣瓶、液滴收集瓶。
（5）實(shí)驗(yàn)運(yùn)行：打開DREM cell軟件，在液滴生成界面點(diǎn)擊開始，一鍵液滴制備。液滴制備截圖如下：
3、液滴孵育
提前設(shè)置好恒溫培養(yǎng)箱的溫度，將裝有液滴的收集瓶靜置于培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)所需的時(shí)間。不同細(xì)胞類型在液滴內(nèi)增殖情況如下圖：
4、液滴微注入（選配）
（1）準(zhǔn)備耗材：液滴微注入芯片、液滴生成油、進(jìn)樣瓶、收集瓶。
（2）進(jìn)樣瓶上樣：在超凈工作臺(tái)中，將上述孵育好的液滴添加到液滴進(jìn)樣瓶，用移液器吸取所需體積的液滴分選油到油相進(jìn)樣瓶。
（3）管路連接：將進(jìn)樣瓶的導(dǎo)管端連接到芯片上，氣管接口端連接到氣管，依次連接好液滴進(jìn)樣瓶、油相進(jìn)樣瓶、注入試劑進(jìn)樣瓶、液滴收集瓶。
（4）實(shí)驗(yàn)運(yùn)行：打開DREM cell軟件，在液滴微注入界面點(diǎn)擊開始，一鍵液滴微注入。液滴注入過(guò)程截圖如下：
5、液滴分選
（1）準(zhǔn)備耗材：液滴分選芯片、液滴分選油、進(jìn)樣瓶、分選專用收集瓶。
（2）進(jìn)樣瓶上樣：在超凈工作臺(tái)中，將上述孵育好的液滴添加到液滴進(jìn)樣瓶，用移液器吸取所需體積的液滴分選油到油相進(jìn)樣瓶。
（3）管路連接：將進(jìn)樣瓶的導(dǎo)管端連接到芯片上，氣管接口端連接到氣管，依次連接好液滴進(jìn)樣瓶、油相進(jìn)樣瓶、分選通道收集瓶、廢液通道收集瓶 。
（4）實(shí)驗(yàn)運(yùn)行：打開DREM cell軟件，在液滴分選界面點(diǎn)擊開始，選擇激發(fā)波長(zhǎng)，選擇檢測(cè)通道，調(diào)節(jié)檢測(cè)強(qiáng)度，在數(shù)據(jù)分析界面采集數(shù)據(jù)，識(shí)別目標(biāo)區(qū)域，一鍵液滴分選。液滴分選過(guò)程截圖如下：
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：如圖所示為 GFP 熒光大腸桿菌分選前后鏡檢結(jié)果。可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)分選后，表達(dá)熒光的 GFP 熒光大腸桿菌液滴的比例顯著提高，表明 DREM cell分選對(duì)目標(biāo)陽(yáng)性液滴起到了富集的作用。
6、實(shí)驗(yàn)收尾
（1）關(guān)閉 DREM cell 操作軟件；
（2）關(guān)機(jī)并關(guān)閉 DREM cell 電源總開關(guān)；
（3）關(guān)閉氮?dú)馄?，并拔出氣管釋放管路殘留氣體；
（4）保持操作倉(cāng)和桌面整潔。
關(guān)于DREM cell
DREM cell是一款集液滴生成、液滴分選、液滴微注入及液滴打印的多功能、高通量、全自動(dòng)設(shè)備，其結(jié)合液滴微流控技術(shù)和介電泳分選技術(shù)，由多光路熒光檢測(cè)系統(tǒng)、高速顯微成像系統(tǒng)、自動(dòng)對(duì)焦載物臺(tái)、微全分析系統(tǒng)、介電泳分選系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。
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天木生物專注于生物育種領(lǐng)域儀器裝備的開發(fā)與應(yīng)用，致力于通過(guò)高效的突變技術(shù)和高通量篩選技術(shù)，改造提升產(chǎn)業(yè)傳統(tǒng)菌種開發(fā)模式，為生物制造產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效，提升我國(guó)生物產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。 致力于為行業(yè)“細(xì)胞和菌種開發(fā)與篩選效率低”、“相關(guān)裝備成本昂貴”、“產(chǎn)業(yè)化落地困難”等難題提供優(yōu)秀的解決方案。
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