Elveflow 微流控系統在微生物研究中的應用

微生物分類復雜，類別繁多，形態特征多樣并且具有很強的突變能力，除此之外，大多數微生物在目前都是無法人為培養的[1]。因此，亟須利用新的技術手段去分離、培養、篩選、鑒定與分析微生物群落。液滴微流控技術是微流控技術的主要分支，是指對極小體積液流（10－9~10－15 L）進行精確控制的技術，這一技術的出現為解決很多生物學問題提供了新的方法。

液滴微流控作為一個高通量高分辨率且高度集成化的新興技術平臺，可與多種檢測技術結合，在從微生物培養到微生物組學研究再到微生物資源開發利用等方面扮演重要的角色。由于其優勢，液滴微流體技術有望成為微生物學家探索微生物世界的基礎技術工具。目前液滴微流控技術仍面臨著一些挑戰。首先，液滴微流控技術用于微生物研究仍有一些技術局限需要突破，如液滴中物質交換能力有限、難以解決不同微生物種類的需氧量差異等問題。此外，還缺乏標準化的設備和操作流程，只有少量的液滴微流控設備用于特定需求的分析，大多數利用液滴微流控技術的研究仍需要研究人員自己設計并制作微流控設備，設備的制作和操控均存在很大挑戰。因此，未來需要對液滴微流控系統進行自動化和簡約化改進，為其在微生物研究中的應用提供標準化的設備和操作流程，繼續創新和改進下游的分析手段。相信隨著微流控技術的發展，在多學科的高度配合下，液滴微流控技術進一步發展和成熟直至走進每一個微生物實驗室，服務微生物學科的研究發展將成為現實。

法國Elveflow成立于2012年，產品是圍繞暢銷的OB1流量控制器構建，提供全套的微流控儀器及系統，至今已經科研和工業用戶提供多達2，000套系統。Elveflow 儀器具有模塊化的，可升級的特點，產品有用于微流體的單通道壓力泵，OB1多通道壓力真空控制器，MUX distribution旋轉分配閥，流量開關，閥門及閥門控制器，MFS流量傳感器，MPS壓力傳感器，傳感器讀取器，氣泡探測器，儲液管及微流體的成套應用系統。

微流控細胞培養是采用微流控系統在微流控芯片中進行的動態細胞培養，微流控細胞培養芯片的尺寸適合細胞的尺寸，因此被用于動態細胞培養中。微流控細胞培養的關鍵能夠模擬細胞微環境，采用微流控進行細胞培養的優勢有增加系微環境的生理相關性，將尺度縮小到組織的規模，創建復雜的共培養體系，施加動力和機械力，增加組織界面的模擬水平，減少藥物測試的動物實驗模型，模擬血液、淋巴和間質液體的流動等。

法國Elveflow采用微流控系統進行細胞培養的應用案例有：

w 微流控芯片上的細胞相互作用研究

w 采用微流控系統進行研究細菌對壓力和環境變化的適應性

w 采用微流控循環閥進行細胞培養的培養基的再循環

w 動態細胞培中細胞培養的循環

w 如何在微流控芯片中進行動態細胞培養的細胞染色

w 微流控動態細胞培養中細胞培養基灌注

w 微流控動態細胞培養中自動化細胞接種

w 微流控心肌細胞培養模型

w 采用微流控細胞培養灌注系統進行快速細胞培養基的切換

w 用于微流控qPCR的熒光讀取

w 采用微流控系統進行循環腫瘤細胞的捕獲

w 微流控芯片上活細胞檢測

w 采用微流控壓力泵進行弱蛋白結合的定量

微流細胞培養中采用的OB1 多通道壓力泵的參數：

OB1 微流控壓力和流量控制器可以選擇1-4個通道或者更多通道，每個通道的壓力和真空范圍可選，5個可選的范圍為：0-200mbar, 0-2000mbar, 0-8000mbar, -900-1000mbar, -900mbar-6000mbar. 具有模塊化，可升級的特點，采用Elveflow ESI 軟件進行控制。

OB1 微流控壓力和流量控制器的性能參數：

w 壓力穩定性0.005% FS

w 相應時間9ms

w 壓力分辨率0.003%FS

w 穩定時間低于35ms

OB1 微流控壓力和流量控制器可用于數字微流控，流動化學&聚合物合成，細胞培養中的細胞灌注，細胞培養液的順序注射，單液滴測序，RNA 測序，芯片實驗室，器官芯片等應用。