微流控芯片系統(tǒng) (Microfluidics) 或微流控芯片實(shí)驗(yàn)室，是將化學(xué)和生物等領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)及細(xì)胞培養(yǎng)、分選和裂解等基本操作單元集成到幾個(gè)平方厘米 (甚至更小) 的芯片上，由微通道形成網(wǎng)絡(luò)，由可控流體貫穿整個(gè)系統(tǒng)。目前的微流控芯片系統(tǒng)主要包括連續(xù)微流體系統(tǒng)和液滴微流體系統(tǒng)。

研究方向：基于液滴微流體的微流控芯片系統(tǒng)的研究

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

由于微生物篩選實(shí)驗(yàn)通常需要較長的時(shí)間，所以對(duì)微流控芯片中的微液滴有更高的要求，如提高微液滴的穩(wěn)定性，優(yōu)化生物兼容性以及防止微液滴內(nèi)水相物質(zhì)滲漏到油相等。本研究針對(duì)以上問題，以代謝產(chǎn)物 (氨基酸) 為研究對(duì)象，通過對(duì)包埋氨基酸的皮升級(jí)微液滴特性的研究，為液滴微流控芯片系統(tǒng)在氨基酸檢測(cè)和相應(yīng)生產(chǎn)菌株的高通量篩選以及定向進(jìn)化改造方面奠定了基礎(chǔ)。

測(cè)試設(shè)備：

激光器、聚焦物鏡、高速攝像機(jī)、濾光片、光電倍增管、數(shù)據(jù)采集卡 、高壓放大器、Mitos 壓力泵、硅片、SU-82025光膠、等離子清洗機(jī)、勻膠機(jī)、加熱臺(tái)、紫外光刻機(jī)、微流控芯片、PDMS

實(shí)驗(yàn)過程：液滴微流控芯片整合控制系統(tǒng)的搭建

激光器發(fā)出波長為 532 nm，發(fā)射后的激光通過濾光片除去雜波，然后聚焦到微流控芯片的檢測(cè)點(diǎn)。當(dāng)包埋熒光物質(zhì)的微液滴通過檢測(cè)點(diǎn)時(shí)被激發(fā)產(chǎn)生熒光，熒光經(jīng)聚焦物鏡聚焦后到達(dá)分光鏡。通過分光鏡將一部分熒光傳給高速攝像機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)控微液滴的流動(dòng)情況;另一部分熒光則通過濾光片，由光電倍增管 (PMT)接收并將熒光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)后，由數(shù)據(jù)采集卡采集并由 LabVIEW 軟件進(jìn)行分析。高壓放大器用于微液滴的偏轉(zhuǎn)，當(dāng)目標(biāo)微液滴的檢測(cè)信號(hào)超過分選設(shè)定閾值時(shí)，分析軟件通過高壓放大器和微流控芯片上的電極對(duì)微液滴施加偏轉(zhuǎn)電壓。由于介電電泳力的作用，目標(biāo)微液滴將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，流至分選通道得到收集。

測(cè)試結(jié)果：

1.生成的微液滴直徑可控，大小均一、穩(wěn)定，微液滴內(nèi)反應(yīng)體系小，可節(jié)省大量試劑;

2.微液滴可以長時(shí)間穩(wěn)定存在，滿足試劑反應(yīng)或細(xì)胞培養(yǎng)對(duì)時(shí)間的要求;

3.微液滴的包埋物在測(cè)試微液滴中穩(wěn)定存在，微液滴間無交叉污染，不會(huì)對(duì)后期微液滴的熒光檢測(cè)和分選產(chǎn)生影響;

4. 微液滴的篩選通量可達(dá)每分鐘 600 個(gè)。這些實(shí)驗(yàn)為酶及氨基酸等細(xì)胞分泌物的檢測(cè)分析和相應(yīng)生產(chǎn)菌株的篩選提供了高通量篩選的可能，對(duì)液滴微流控芯片在定向進(jìn)化方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

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