微流体系统可能会解开新的病原体攻击

我们的环境正在蜂拥而至各种微生物。导致伤害的袖子有几个捣蛋 - 它们可以附着在宿主细胞上的受体或产生毒素或破坏宿主的蜂窝机械。为了对病原体制定有效的治疗方法，科学家们需要首先揭示它们攻击宿主细胞的方式。以广泛的规模进行这些调查的有效方法是通过调用的高速筛选测试测定。

在这种努力中，德克萨斯州A＆M大学的研究人员发明了一种高通量细胞分离方法，可以与液滴微流体结合使用，这是一种技术，其中含有生物或其他货物的微小流体可以非常精确地和高速移动。具体而言，研究人员成功孤立病原体在单个液滴中，利用电场将未附着的细胞附着在宿主细胞上。

“除了细胞分离，大多数生化分析已经成功地转化为液滴微流控系统，从而实现高通量测试，”电气与计算机工程系教授、该项目的首席研究员阿鲁姆·韩博士说。“我们已经解决了这个问题，现在细胞分离可以在液滴微流控平台上以高通量的方式完成。这个新系统确实简化了宿主-病原体相互作用的研究，但它对环境也非常有用微生物学或药物筛选应用。”

微流体该设备由微米大小的通道或管道网络组成，允许非常可控的流体运动。近年来，利用油包水液滴的微流体技术在生物技术领域得到了广泛的应用。这些液滴的体积为皮升(或比一微升小一百万倍)，可以用作进行生物反应或运输生物材料的平台。因此，一个芯片内的数百万滴液滴便于高通量实验，不仅节省了实验室空间，还节省了化学试剂成本和人工成本。

然而，与M＆MS的分组类似，生物测定可以涉及单个液滴内的不同细胞类型，这最终需要分离以用于后续分析。韩国表示，这项任务在液滴微流体系统中非常具有挑战性。“Getting cell separation within a tiny droplet is extremely difficult because, if you think about it, first, it’s a tiny hundred-micron diameter droplet, and second, within this extremely tiny droplet, multiple cell types are all mixed together,” he said.

为了开发细胞分离所需的技术，韩和他的团队选择了一个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。当这两种细胞都被引入一个液滴中时，一些细菌就会粘附在巨噬细胞上。因此，他们实验的目的是将粘附在巨噬细胞上的沙门氏菌与没有粘附的分离开来。

为了分离细胞，Han和他的团队构建了两对电极，在包含两种细胞类型的液滴附近产生振荡电场。由于细菌和寄主细胞的形状、大小和电特性非常不同，他们发现电场对每种细胞类型产生不同的力。这种力量导致每次一种细胞类型的移动，从而将细胞分离到液滴内的两个不同位置。为了将母液滴分离成包含一种细胞的两个子液滴，研究人员还在下游做了一个y形的分裂连接。

韩表示，虽然这些实验用宿主和病原体携带，但其相互作用是良好的，当细菌种类的致病性未知时，其新的微流体系统最有用。他补充说，他们的技术能够在这些情况下快速，高吞吐量筛选，以及需要需要细胞分离的其他应用。

“液体处理机器人手可以进行数百万分测定，但却是非常昂贵的。汉语说，液滴微流体可以在数百万滴的液滴中进行相同，更快，更便宜。““我们现在已经将细胞分离技术集成到液滴微流体系统中，允许以高吞吐量的方式精确地操纵液滴中的细胞，这是之前不可能的。”

该研究发表于芯片上的实验室。