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化工仪器网 项目成果】液滴微流控技术是近年来在传统连续流微流控系统基础上发展起来的，利用互不相溶的两液相产生分散的微液滴进行实验操作的非连续流微流控技术。微液滴具有体积小、比表面积大、速度快、通量高、大小均匀、体系封闭、内部稳定等特性，在药物控释、病毒检测、颗粒材料合成、催化剂等领域中均有重要应用。
近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心开发了低成本、非标记的微型液滴微流控平台。该平台可通过单细胞微液滴培养、液滴自荧光检测、目标微液滴自动分选等步骤完成单细胞水平的微生物生长表型筛选，并在大肠杆菌中示范该方法的准确度和可靠性，为工业菌株的快速筛选提供了有力手段。
精准的单细胞精度生长表型测量是工业育种、酶定向进化和合成生物学等领域发展的关键步骤。优质菌株的选育需满足“长得快”和“产量高”两个特征。目前单细胞水平的高通量表型筛选仅限于代谢表型，如通过荧光激活液滴分选(FADS)获取“高产”菌株，尚缺乏单细胞水平的生长表型高通量筛选方案，难以实现“长得快”菌株的高通量选育。
青岛能源所单细胞中心研究小组基于微生物在液滴内的自发荧光，开发一种低成本、非标记的液滴微流控筛选平台，可完成微生物生长表型的高通量筛选。具体流程为：通过液滴微流控技术将微生物单细胞包裹于微液滴中，并分散培养；将培养后的液滴注入到微流控芯片中，在检测区域采集365 nm激光照射下的微液滴自发荧光；通过光纤将光信号传输到PMT中，并利用编程软件和高频电压控制实现目标液滴的自动分选。
前期，单细胞中心开发了系列拉曼流式单细胞分选技术FlowRACS，能够在非标记的条件下高通量、高效率地识别分选出单细胞代谢产物含量高(“高产”)的菌株；通过耦合本项工作开发的单细胞水平生长表型快速筛选技术，能够进一步筛选出“长得快”的菌株，从而实现工业微生物选育的目标。单细胞中心将依托上述系列创新技术，进一步发展单细胞水平的菌株选育平台关键技术与装备，以支持工业生物技术与合成生物产业的发展。
相关论文Label-free droplet-based bacterial growth phenotype screening by a mini integrated microfluidic platform于近日发布在国际期刊《传感器和执行器B：化学》(Sensors and Actuators B: Chemical)
参考资料来源：中国科学报、中科院青岛能源所