利用在小水滴中包裹多個單細(xì)胞或單細(xì)胞器的方法,，可以將光學(xué)誘捕法和微流控小滴生成技術(shù)結(jié)合在一起,。
目前,，傳統(tǒng)的試管檢測技術(shù)正逐步被淘汰。由于微流控技術(shù)使得在日益小型化的容積內(nèi)研究生化反應(yīng)過程變得可能,，實驗室級的研究正向納米級方向深入發(fā)展,。美國華盛頓大學(xué)的Daniel Chiu及其同事，在最近發(fā)明了一種新方法,，即僅用10-12升到10-15升的小水滴就可以包裹住多個單細(xì)胞或單細(xì)胞器,。
在近期《分析化學(xué)》雜志上的一篇文章中，Chiu及其同事提出了兩種新方法,，這兩種方法可以將微流控小滴生成技術(shù)和光學(xué)誘捕法結(jié)合在一起,，以便有選擇性地、穩(wěn)定地包裹某個單細(xì)胞或細(xì)胞器,。一種方法是利用T型槽,，在T型槽內(nèi)水相可以被垂直地導(dǎo)入到流動的油相內(nèi)。當(dāng)對水相施加壓力時,，流動的油可以連續(xù)切斷小水滴,。另一種方法是利用壓縮槽，在壓縮槽內(nèi)水相被擠壓通過狹窄的管道,，并流入到一個大的油池中,。被堵住的水在管道內(nèi)形成小水滴，然后進入油池中。在這兩種方法中,，利用光學(xué)鑷子將細(xì)胞或細(xì)胞器放在油水界面上，這樣微粒就被包裹在正在形成的小滴中,。Chiu認(rèn)為,，與以前的微流控技術(shù)設(shè)計相比，這兩種方法有了明顯改進,，“利用光學(xué)方法移動細(xì)胞具有極好的可控制性和靈活性”,。
具有較高表面電荷的微粒（如細(xì)胞或細(xì)胞器）一旦在小水滴中被捕獲，它們就不能穿過水油界面恢復(fù)到原來的狀態(tài),，并被穩(wěn)定地限制,。Chiu的研究小組現(xiàn)已成功對單個B淋巴細(xì)胞和單個線粒體進行了包裹，這表明利用該方法研究單細(xì)胞和單細(xì)胞器頗具潛力,。Chiu解釋說,，“研究單細(xì)胞很有意義，因為每個細(xì)胞都是不同的”,，“這種方法不僅僅用于研究普通細(xì)胞,，也可以用于研究稀有細(xì)胞。”
Figure 1. Encapsulation of a single B lymphocyte in an aqueous droplet in silicone oil.
(a,b) Optical trapping is used to position the cell at the water-oil interface. (c) The aqueous droplet is sheared off by the flowing oil phase. (d) Finally the cell is encapsulated in the aqueous droplet. Reprinted from Analytical Chemistry with permission from the American Chemical Society, copyright 2005.
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由于微粒被固定在比其自身體積還小的小滴中,，因而細(xì)胞內(nèi)含物在溶解前和溶解后的濃度保持不變,，這一點對于利用單細(xì)胞進行生化分析非常關(guān)鍵。為了說明利用該方法進行此類研究的作用,，研究者進行了酶活性分析實驗,。一個包含熒光素β-D-2-吡喃半乳糖（FDG，是細(xì)胞內(nèi)β-半乳糖苷酶的熒光底物）的小水滴捕獲了一個堅果細(xì)胞,，隨著光解和β-半乳糖苷酶的釋放,，小水滴中的反應(yīng)產(chǎn)物—熒光素不斷積累，這使小水滴中熒光素含量非常高,。如果沒有微小水滴容積的限制,，稀釋作用會使熒光素難以被示蹤顯示。Chiu說,，“你可以用分辨率很高的顯微鏡來觀察細(xì)胞和亞細(xì)胞的結(jié)構(gòu),，但你無法通過顯微鏡獲得更多的生化信息。”“我們正努力開發(fā)一個平臺,，使我們能夠在非常小的尺度上做些改變,，并能在細(xì)胞或細(xì)胞器水平上獲取一些信息，而通常這些信息只有通過大量的生化分析才能得到,。”
REFERENCES
He, M. et al. Selective encapsulation of single cells and subcellular organelles into picoliter- and femtoliter-volume droplets. Anal. Chem. 77, 1539–1544 (2005). | Article |
He, M. et al. Selective encapsulation of single cells and subcellular organelles into picoliter- and femtoliter-volume droplets. Anal. Chem. 77, 1539–1544 (2005). | Article |
