德克萨斯A&M大学的范达纳·苏雷什 微滴内细胞分离微流控芯片的图像，显示微流控通道和电极
放大视图显示了在单个油包水微滴内从顶部和底部分离的宿主细胞和病原菌细胞
学分:博士
阿鲁姆·汉/德克萨斯A&M大学工程学院 为了开发对抗病原体的有效疗法，科学家需要首先揭示它们是如何攻击宿主细胞的
进行大规模调查的一个有效方法是通过高速筛选测试，即化验
德克萨斯A&M大学的研究人员发明了一种高通量细胞分离方法，可以与微滴微流体技术结合使用，这种技术可以使含有生物或其他货物的微小液滴精确高速地移动
具体来说，研究人员利用电场成功地将附着在宿主细胞上的病原体与单个液滴中未附着的病原体分离开来
“除了细胞分离之外，大多数生化分析已经成功地转化为微流控系统，从而可以进行高通量测试，”电气与计算机工程系教授、该项目的首席研究员阿鲁姆·韩(Arum Han)说
“我们已经解决了这个差距，现在细胞分离可以在微滴微流体平台内以高通量的方式进行
这一新系统无疑简化了宿主-病原体相互作用的研究，但它对环境微生物学或药物筛选应用也非常有用
" 研究人员在八月份的《芯片实验室》杂志上报道了他们的发现
微流体装置由微米大小的通道或管道网络组成，允许流体的受控运动
最近，使用油包水微滴的微流体在广泛的生物技术应用中获得了普及
这些体积为皮升(或比1微升小一百万倍)的液滴可以用作进行生物反应或运输生物材料的平台
单个芯片中的数百万个液滴促进了高通量实验，不仅节省了实验室空间，还节省了化学试剂和人工的成本
生物分析可以在一个液滴中包含不同的细胞类型，最终需要分离出来用于后续分析
韩说，在液滴微流体系统中，这项任务极具挑战性
“在一个微小的液滴中实现细胞分离是极其困难的，因为，如果你仔细想想，首先，它是一个直径为100微米的微小液滴，其次，在这个极其微小的液滴中，多种细胞类型都混合在一起，”他说
为了开发细胞分离所需的技术，韩和他的团队选择了由沙门氏菌和人类巨噬细胞(一种免疫细胞)组成的宿主-病原体模型系统
当这两种细胞类型都被引入液滴中时，一些细菌附着在巨噬细胞上
他们实验的目的是将附着在巨噬细胞上的沙门氏菌和没有附着的沙门氏菌分开
为了实现细胞分离，韩和他的团队构建了两对电极，在含有这两种细胞的液滴附近产生振荡电场
由于细菌和宿主细胞具有不同的形状、大小和电特性，他们发现电场对每种细胞类型产生不同的力
这个力导致一次一种细胞类型的运动，将细胞分成液滴内的两个不同位置
为了将母滴分离成包含一种细胞的两个子滴，研究人员还在下游制作了一个Y形分裂结
韩说，虽然这些实验是在宿主和病原体相互作用已经确定的情况下进行的，但当细菌种类的致病性未知时，他们新的微流体系统配备的滴内分离是最有用的
他补充说，他们的技术能够在这些情况下以及其他需要细胞分离的应用中实现快速、高通量的筛选
“液体处理机械手可以进行数百万次检测，但成本极高
微滴微流体技术可以在数百万个微滴中实现同样的效果，速度更快，成本更低，”韩说
“我们现在已经将细胞分离技术集成到液滴微流体系统中，允许以高通量方式对液滴中的细胞进行精确操作，这在以前是不可能的
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