Elveflow 微流控系統(tǒng)在微生物研究中的應(yīng)用

發(fā)布日期：2023-08-28      瀏覽次數(shù)：499

微生物分類復(fù)雜，類別繁多，形態(tài)特征多樣并且具有很強(qiáng)的突變能力，除此之外，大多數(shù)微生物在目前都是無法人為培養(yǎng)的[1]。因此，亟須利用新的技術(shù)手段去分離、培養(yǎng)、篩選、鑒定與分析微生物群落。液滴微流控技術(shù)是微流控技術(shù)的主要分支，是指對(duì)極小體積液流（10－9~10－15 L）進(jìn)行精確控制的技術(shù)，這一技術(shù)的出現(xiàn)為解決很多生物學(xué)問題提供了新的方法。

液滴微流控作為一個(gè)高通量高分辨率且高度集成化的新興技術(shù)平臺(tái)，可與多種檢測(cè)技術(shù)結(jié)合，在從微生物培養(yǎng)到微生物組學(xué)研究再到微生物資源開發(fā)利用等方面扮演重要的角色。由于其的優(yōu)勢(shì)，液滴微流體技術(shù)有望成為微生物學(xué)家探索微生物世界的基礎(chǔ)技術(shù)工具。目前液滴微流控技術(shù)仍面臨著一些挑戰(zhàn)。首先，液滴微流控技術(shù)用于微生物研究仍有一些技術(shù)局限需要突破，如液滴中物質(zhì)交換能力有限、難以解決不同微生物種類的需氧量差異等問題。此外，還缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備和操作流程，只有少量的液滴微流控設(shè)備用于特定需求的分析，大多數(shù)利用液滴微流控技術(shù)的研究仍需要研究人員自己設(shè)計(jì)并制作微流控設(shè)備，設(shè)備的制作和操控均存在很大挑戰(zhàn)。因此，未來需要對(duì)液滴微流控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化和簡(jiǎn)約化改進(jìn)，為其在微生物研究中的應(yīng)用提供、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備和操作流程，繼續(xù)創(chuàng)新和改進(jìn)下游的分析手段。相信隨著微流控技術(shù)的發(fā)展，在多學(xué)科的高度配合下，液滴微流控技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和成熟直至走進(jìn)每一個(gè)微生物實(shí)驗(yàn)室，服務(wù)微生物學(xué)科的研究發(fā)展將成為現(xiàn)實(shí)。

法國Elveflow成立于2012年，產(chǎn)品是圍繞暢銷的OB1流量控制器構(gòu)建，提供全套的微流控儀器及系統(tǒng)，至今已經(jīng)科研和工業(yè)用戶提供多達(dá)2，000套系統(tǒng)。Elveflow 儀器具有模塊化的，可升級(jí)的特點(diǎn)，產(chǎn)品有用于微流體的單通道壓力泵，OB1多通道壓力真空控制器，MUX distribution旋轉(zhuǎn)分配閥，流量開關(guān)，閥門及閥門控制器，MFS流量傳感器，MPS壓力傳感器，傳感器讀取器，氣泡探測(cè)器，儲(chǔ)液管及微流體的成套應(yīng)用系統(tǒng)。

微流控細(xì)胞培養(yǎng)是采用微流控系統(tǒng)在微流控芯片中進(jìn)行的動(dòng)態(tài)細(xì)胞培養(yǎng)，微流控細(xì)胞培養(yǎng)芯片的尺寸適合細(xì)胞的尺寸，因此被用于動(dòng)態(tài)細(xì)胞培養(yǎng)中。微流控細(xì)胞培養(yǎng)的關(guān)鍵能夠模擬細(xì)胞微環(huán)境，采用微流控進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)有增加系微環(huán)境的生理相關(guān)性，將尺度縮小到組織的規(guī)模，創(chuàng)建復(fù)雜的共培養(yǎng)體系，施加動(dòng)力和機(jī)械力，增加組織界面的模擬水平，減少藥物測(cè)試的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停M血液、淋巴和間質(zhì)液體的流動(dòng)等。

法國Elveflow采用微流控系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用案例有：

w 微流控芯片上的細(xì)胞相互作用研究

w 采用微流控系統(tǒng)進(jìn)行研究細(xì)菌對(duì)壓力和環(huán)境變化的適應(yīng)性

w 采用微流控循環(huán)閥進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基的再循環(huán)

w 動(dòng)態(tài)細(xì)胞培中細(xì)胞培養(yǎng)的循環(huán)

w 如何在微流控芯片中進(jìn)行動(dòng)態(tài)細(xì)胞培養(yǎng)的細(xì)胞染色

w 微流控動(dòng)態(tài)細(xì)胞培養(yǎng)中細(xì)胞培養(yǎng)基灌注

w 微流控動(dòng)態(tài)細(xì)胞培養(yǎng)中自動(dòng)化細(xì)胞接種

w 微流控心肌細(xì)胞培養(yǎng)模型

w 采用微流控細(xì)胞培養(yǎng)灌注系統(tǒng)進(jìn)行快速細(xì)胞培養(yǎng)基的切換

w 用于微流控qPCR的熒光讀取

w 采用微流控系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)腫瘤細(xì)胞的捕獲

w 微流控芯片上活細(xì)胞檢測(cè)

w 采用微流控壓力泵進(jìn)行弱蛋白結(jié)合的定量

微流細(xì)胞培養(yǎng)中采用的OB1 多通道壓力泵的參數(shù)：

OB1 微流控壓力和流量控制器可以選擇1-4個(gè)通道或者更多通道，每個(gè)通道的壓力和真空范圍可選，5個(gè)可選的范圍為：0-200mbar, 0-2000mbar, 0-8000mbar, -900-1000mbar, -900mbar-6000mbar. 具有模塊化，可升級(jí)的特點(diǎn)，采用Elveflow ESI 軟件進(jìn)行控制。

OB1 微流控壓力和流量控制器的性能參數(shù)：

w 壓力穩(wěn)定性0.005% FS

w 相應(yīng)時(shí)間9ms

w 壓力分辨率0.003%FS

w 穩(wěn)定時(shí)間低于35ms

OB1 微流控壓力和流量控制器可用于數(shù)字微流控，流動(dòng)化學(xué)&聚合物合成，細(xì)胞培養(yǎng)中的細(xì)胞灌注，細(xì)胞培養(yǎng)液的順序注射，單液滴測(cè)序，RNA 測(cè)序，芯片實(shí)驗(yàn)室，器官芯片等應(yīng)用。