日本研究团队开发出能够高速分选大型细胞的微流控芯片

MEMS · 公众号 · · 2017-08-03 00:00

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照片展示了研究团队开发的微流控芯片，能够以16微秒的高速对细胞进行分选。放大视图展示了芯片对眼虫（Euglena gracilis）细胞的分选（每帧时间间隔：40 μs）

对许多生物学应用而言，单个细胞的分选非常有必要，包括从悬浮细胞中分离特定细胞类型。荧光激活细胞分选（fluorescence-activated cell sorting, FACS）技术已经被用于高通量细胞分选。这种方法使用激光来激发包含在液滴中的细胞自体荧光或标记荧光，然后根据液滴的特性将它们转移到不同的容器中去。然而，这种技术会产生悬浮颗粒，从而造成样品感染。此外，利用FACS技术分选较大的细胞需要通过较宽的喷嘴，且在低压环境下处理，以防止样品损坏。因此，这种方法只能限于低通量分选。

据麦姆斯咨询报道，日本名古屋大学的研究团队在细胞分选过程中使用了一款微流控芯片来防止样品感染。该芯片具有能够指引悬浮细胞进行分选的微通道。该研究团队将两个外部驱动的片上微泵集成到微流控芯片上，进行高速流体控制。通过使用高速驱动器作为微泵的驱动源，研究团队成功地制作出了流量16微秒的细胞分选微流控芯片。

这款微流控芯片包含十字形分选区域和三分支微流体通道。通讯作者Shinya Sakuma指出，“靶/非靶细胞在主通道内呈三维排列，当检测到靶细胞时，片上微泵快速工作，将细胞分选到两个对应的通道之一。同时，非靶细胞则无需微泵驱动，被冲入废弃物通道。”

该技术不仅能帮助我们分选大型细胞，也包括那些高速、高纯度、高生存力的小型细胞。共同作者Yusuke Kasai指出，“我们将微藻作为大型细胞样本进行测试，样本大小约为100微米，得出纯度为95.8%，存活率为90.8%，成功率为92.8%的结果，作为小型细胞的代表，我们选取了大小约为24微米的癌症细胞进行测试，得出了纯度98.9%，存活率90.7%，成功率97.8%的结果。”

研究团队的研究成果《使用双膜泵对高速局部流体进行控制的细胞分选芯片》已经被发表在《芯片实验室》（Lab on a Chip）杂志上，参考文献DOI: 10.1039/c7lc00536a。