具有细胞分离能力的微流体系统可能会揭示新型病原体的攻击方式

为了开发针对病原体的有效疗法，科学家需要首先发现它们如何攻击宿主细胞。进行大规模调查的有效方法是通过称为分析的高速筛选测试。德州农工大学的研究人员已经发明了一种高通量的细胞分离方法，该方法可以与液滴微流控技术结合使用，该技术可以使包含生物或其他货物的微小液滴精确，高速地运动。具体而言，研究人员使用电场成功地将附着在宿主细胞上的病原体与未附着在单个液滴内的病原体分离开来。

电气和计算机工程系教授，该项目主要研究人员Arum Han说：“除细胞分离外，大多数生化分析已成功地转化为液滴微流体系统，可以进行高通量测试。” “我们已经解决了这个缺口，现在可以在液滴微流控平台上以高通量的方式完成细胞分离。这一新系统无疑简化了宿主-病原体相互作用的研究，但对于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》杂志上发表了他们的发现。

微流体设备由微米大小的通道或管网组成，可控制流体的运动。近来，使用油包水液滴的微流控技术已在广泛的生物技术应用中获得普及。这些液滴的体积为微微升(或比微升小一百万倍)，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滴液滴有助于进行高通量实验，不仅节省了实验室空间，还节省了化学试剂和人工的成本。

生物学测定可能涉及单个液滴内的不同细胞类型，最终需要对其进行分离以进行后续分析。韩说，在液滴微流体系统中，这项任务极具挑战性。

他说：“要在一个微小的液滴中进行细胞分离是非常困难的，因为，如果考虑一下，首先，它是一个直径为100微米的微小液滴，其次，在这个非常微小的液滴中，多种细胞类型都混合在一起了，” 。

为了开发细胞分离所需的技术，Han和他的团队选择了一种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。当将这两种细胞类型引入液滴中时，某些细菌会粘附在巨噬细胞上。他们实验的目的是将附着在巨噬细胞上的沙门氏菌与未附着在沙门氏菌上的沙门氏菌分开。

为了分离细胞，Han和他的团队构建了两对电极，它们在包含两种细胞类型的液滴附近产生了一个振荡电场。由于细菌和宿主细胞具有不同的形状，大小和电特性，因此他们发现电场对每种细胞类型产生不同的作用力。该力一次导致一种细胞类型的运动，将细胞分成液滴内的两个不同位置。为了将母滴分离成两个包含一种类型细胞的子滴，研究人员还建立了一个下游的Y形分裂结。

韩说，尽管这些实验是在宿主和病原体之间进行的，它们之间的相互作用已经很好地建立了，但是当细菌的致病性未知时，它们的新型微流控系统具有滴内分离功能是最有用的。他补充说，在这些情况下以及需要细胞分离的其他应用中，他们的技术可以实现快速，高通量的筛选。

汉说：“用机械手处理液体可以进行数百万次测定，但成本非常高。液滴微流控技术可以在数百万个液滴中进行相同的处理，速度更快，成本更低。” “我们现在已经将细胞分离技术集成到液滴微流体系统中，从而可以以高通量的方式精确地控制液滴中的细胞，这在以前是不可能的。”

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