[发明专利]一种微流控装置及其在分离细菌中的应用

说明书

本发明提供一种微流控芯片、包含该芯片的微流控装置及其在细菌分离中的应用，本发明的微流控芯片或者微流控装置可以将细菌制备为单细胞液滴，包含所述微流控装置的系统平台具有更高的液滴吞吐量且产生更小的液滴。进一步，将细菌培养后，可以筛选、富集目的菌群，例如筛选与工程益生菌相互作用的潜在抗肥胖益生菌，为细菌的功能研究提供丰富、可靠的来源。

技术领域

本发明属于基因工程和微生物分离设备技术领域，具体涉及一种微流控装置及其在分离细菌中的应用。

背景技术

最近，对有价值的微生物群进行功能筛选的超高通量液滴微流控平台已成为一种有吸引力的替代方案。它允许将单个细菌包装在双乳液液滴中，并通过荧光激活细胞分选仪(FACS) 筛选这些微液滴(Terekhov等人，2018年；Terekhov等人，2017年)。然而，基于FACS的方法的实施受限于其成本高、复杂双乳生成和荧光信号区分的多重限制。此外，与传统的培养方法相比，基于液滴的微流控方法能够在一些样品中实现低丰度的细菌生长。(VillaMax 等人；Watterson等人，2020年)。

肥胖会增加心血管和代谢疾病、骨关节炎、痴呆、抑郁和某些癌症的风险(Blüher，2019)。大量研究表明，多种益生菌可以通过减少肠道细菌脂多糖、改变肠道微生物群的组成和减少脂肪储存，在抵抗肥胖方面发挥作用(Barathikannan等人，2019 年；Dahiya等人，2017年)。例如，嗜酸乳杆菌通过调节肠道微生物群失调来改善肥胖症 (Kang等，2022)。显然，如果获得这些菌株并证明其具有抗肥胖作用，对治疗肥胖具有重要意义。在我们之前的研究中，构建了产丁酸工程菌(EBPB)并证实其对小鼠具有潜在的抗肥胖作用(Baietal.,2020)，这可能是由于工程益生菌富集了一部分有益的抗肥胖益生菌。

迄今为止，基于液滴的微流控技术尚未应用于高丰度筛选目的菌群，尤其是筛选潜在的抗肥胖益生菌。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种微流控装置及其在分离细胞中的应用。具体地，

本发明第一方面，提供一种微流控芯片，所述芯片包括两个入口、一个出口以及若干通道。

优选的，所述两个入口一个为连续相入口；一个为分散相入口；所述出口为液滴出口。

所述通道包括“矩形”的连续相进液通道和“一字形”的分散相进液通道，分别连接连续相入口和分散相入口，并交汇于十字型流动聚焦结构，再由十字型流动聚焦结构(Flow- Focus)处由通道向前伸展连接出口。

更优选的，所述十字型流动聚焦结构的通道尺寸为10μm(宽度)×20μm(高度)交叉的通道。

更优选的，所述芯片结构上下对称。

优选的，所述芯片的原料材质选自聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基苯烯酸甲酯和玻璃中的一种或多种。更优选的，所述原料材质选自聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

本发明第二方面，提供一种微流控芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤(1)、模板制备：利用软光刻技术获得具有芯片通道的模板，(2)、模具制备：原料材质与固化剂混合，倒入模板中，在真空器抽真空，将真空器与大气接通，使模具中的气泡消失；3)模具与玻片键合：对模具和玻片进行表面处理，模具和玻片键合，获得芯片。

优选的，所述步骤1)中包括用三氯硅烷对模板进行表面处理。

优选的，所述步骤2)包括将原料材质，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)与固化剂混合制备芯片，更优选的，所述PDMS：固化剂为10:1。

优选的，所述步骤3)中的表面处理包括氧气等离子体表面处理。

本发明第三方面，提供一种微流控装置，所述装置包括上述微流控芯片。