[发明专利]一种高通量筛选单细胞液滴的微流控芯片

说明书

技术领域

本发明属于细胞生物学实验装置技术领域，具体涉及一种高通量筛选单细胞液滴的微流控芯片。

背景技术

近年来，微流控芯片(Microfluidic Chip,MC)技术蓬勃发展，并逐步进入产业化时代。微流控技术具有快速、高效、低耗等优点，在生物学、高通量药物筛选、疾病诊断等众多应用领域具有广阔的前景。其中，基于微流控技术的微液滴荧光筛选技术(Fluorescence-Activated DropletSorting,FADS)受到高通量筛选领域研究人员的高度关注。其核心是将待检样品和荧光标记物共同包裹在液滴内(油包水)，从而实现待检样品的流动检测和分选。在我国，中科院天津工业生物技术研究所的研究人员将该技术应用到微生物培养胞外产物的包裹，从而实现代谢物的高通量筛选，其筛选效率可以达到10～100个液滴每秒。然而，这些工作在解决工业微生物高通量筛选方面仍然面临如下技术缺陷：(1)缺乏单细胞培养技术，微生物的培养过程是在深孔板体系执行的，其通量成为整体筛选效率的瓶颈；(2)荧光标记体系采用传统的双酶偶联法，成本高、体系兼容性差，应用范围有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高通量筛选单细胞液滴的微流控芯片。

本发明的技术方案如下：

一种高通量筛选单细胞液滴的微流控芯片，所述微流控芯片包括生物传感器微液滴的形成装置B、微生物单细胞微液滴的形成装置C、微生物单细胞微液滴的培养装置D以及荧光检测装置F，所述微生物单细胞微液滴经所述培养装置培养后与所述生物传感器微液滴融合，融合液滴共培养后，通过荧光检测进行评价和分离。

所述生物传感器微液滴的形成装置B将生物传感器细胞与油相融合，形成生物传感器微液滴。

所述微生物单细胞微液滴的形成装置C将微生物细胞与油相融合，形成微生物单细胞微液滴。

所述生物传感器细胞、微生物细胞和油相分别由锥形瓶等容器盛放，构成样品区A。

所述微生物单细胞微液滴的培养装置D设有氧分压传感器1，通过氧分压方法调控微液滴内的溶氧。

所述荧光检测装置F设有荧光检测器3，用于检测所述融合液滴的荧光值。

所述微流控芯片还包括空液滴弃置装置E，设有透过率传感器2，所述透过率传感器与所述微生物单细胞微液滴的培养装置相连接，通过测定所述微生物单细胞微液滴的透过率弃置空液滴。

有益效果：本发明提供的一种高通量筛选单细胞液滴的微流控芯片，通过在微流控芯片上进行单细胞液滴培养，相当于在芯片上构建上千个微型生物反应器，可以实现对待筛微生物细胞生长特性的追踪和筛选；通过液滴融合技术，实现小分子代谢产物生物传感器对含待筛微生物细胞液滴的荧光标记，进而实现对目标胞外产物的筛选。这一独特的设计原理，保证了在筛选目的产物表型的同时不丢失生长优势表型，大大提高筛选效率；液滴融合技术不需要将生物传感器导入待筛细胞中(这是FACS技术必须步骤)，避免了基因操作，特别适合于大量没有基因操作工具的工业菌株的高效选育。

附图说明

图1为本发明实施例的一种高通量筛选单细胞液滴的微流控芯片的示意图。

图中各标号列示如下：

A-样品区；B-生物传感器微液滴的形成装置；C-微生物单细胞微液滴的形成装置；D-微生物单细胞微液滴的培养装置；E-空液滴弃置装置；F-荧光检测装置；1-氧分压传感器；2-透过率传感器；3-荧光检测器。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步阐述本发明。

图1给出了一种高通量筛选单细胞液滴的微流控芯片的示意图。

样品区A从上至下依次为生物传感器细胞、微生物突变库细胞、油相；生物传感器微液滴的形成装置B，将小分子生物传感器细胞与油相融合，形成小分子生物传感器微液滴；微生物单细胞微液滴的形成装置C，将微生物细胞与油相融合，形成微生物单细胞微液滴；微生物单细胞微液滴的培养装置D，设有氧分压传感器1，通过氧分压方法调控微液滴内的溶氧，调控液滴内微生物的生长；空液滴弃置装置E，设有透过率传感器2，通过测定微生物单细胞微液滴的透过率弃置空液滴；微生物单细胞微液滴经培养装置培养后与生物传感器微液滴融合，该融合液滴共培养后通过荧光检测装置F，荧光检测器3用于检测融合液滴的荧光值，从而实现对微生物胞外产物的筛选。

接下来，还可以分选所得混合菌群，比如通过简单的稀释涂布或者抗性筛选等方法，较为容易地获得目标生产菌株的单菌落。