点成分享 | 微流控技术集成系统的应用

一、背景

微流控技术是指把化学和生物等领域中涉及的样品制备、反应、分离、检测、细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成到一块几平方厘米甚至更小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学、生物、材料、光学等不同实验室的各种功能的一种技术。在过去的20年里，微流体技术的应用得到大幅增长，从通过液滴生成技术在单个液滴中进行数百万次反应到利用“器官芯片”进行药物筛选和疾病诊疗等。Microfluidic是点成Cellix提供的一套微流控技术集成系统。本文将简要介绍该系统的应用原理和领域。

二、点成Microfludic系统的应用

1. 液滴生成

液滴生成的应用范围广泛，不仅限于药物发现和诊断，还涉及食品和化妆品生产等领域和工业应用。液滴生成技术有助于节省成本，对于高通量单细胞分析等领域具有明显优势。

液滴是如何生成的呢？

液滴是通过在具备某种几何形状的微流控芯片中使用微流控泵精确控制不混溶的液体（通常是水基和油基）来生成的。微流控芯片的几何形状通常包括交叉流（cross flow）、流动聚焦（flow focusing）、同流聚焦（Co-Flow focusing）等。

 

如何进行液滴生成实验？

一般来说，要执行液滴生成实验，您需要：2个用于连续相和分散相的流量控制的微流体泵（或1个泵上的2个通道），2个用于实时反馈油相和水相流量的流量传感器，微流控芯片，液滴，表面活性剂，将微流控芯片与泵连接的管道。

 

Microfluidic利用压力泵（上）和注射泵（下）在流动聚焦(Flow-focusing)装置中生成油包水液滴

2. 器官芯片

器官芯片是微流控芯片中的一种，它能够培养模拟人体器官一些关键功能的细胞。相较于传统的2D细胞培养，器官芯片在模拟人体器官真实生理环境上具有显著的优势，这对药物研发具有重要意义。另外，器官芯片的发展甚至有可能消除动物实验。

如何进行器官芯片研究？

为了进行器官芯片研究，您需要模拟体内生理条件的器官芯片，输送培养基或其他试剂的微流体泵，主动反馈流量控制的流量传感器以及用于容纳培养基的样品存储器。通过在器官芯片中培养细胞，这些芯片通过细胞培养瓶或其他容器和流量传感器连接到微流体泵，以确保将培养基和其他试剂精确输送到芯片中的细胞。

Microfluidic利用压力泵单通道进行芯片上的细胞培养