Elveflow 微流控系统在微生物研究中的应用

微生物分类复杂，类别繁多，形态特征多样并且具有很强的突变能力，除此之外，大多数微生物在目前都是无法人为培养的[1]。因此，亟须利用新的技术手段去分离、培养、筛选、鉴定与分析微生物群落。液滴微流控技术是微流控技术的主要分支，是指对极小体积液流（10－9~10－15 L）进行精确控制的技术，这一技术的出现为解决很多生物学问题提供了新的方法。

液滴微流控作为一个高通量高分辨率且高度集成化的新兴技术平台，可与多种检测技术结合，在从微生物培养到微生物组学研究再到微生物资源开发利用等方面扮演重要的角色。由于其优势，液滴微流体技术有望成为微生物学家探索微生物世界的基础技术工具。目前液滴微流控技术仍面临着一些挑战。首先，液滴微流控技术用于微生物研究仍有一些技术局限需要突破，如液滴中物质交换能力有限、难以解决不同微生物种类的需氧量差异等问题。此外，还缺乏标准化的设备和操作流程，只有少量的液滴微流控设备用于特定需求的分析，大多数利用液滴微流控技术的研究仍需要研究人员自己设计并制作微流控设备，设备的制作和操控均存在很大挑战。因此，未来需要对液滴微流控系统进行自动化和简约化改进，为其在微生物研究中的应用提供标准化的设备和操作流程，继续创新和改进下游的分析手段。相信随着微流控技术的发展，在多学科的高度配合下，液滴微流控技术进一步发展和成熟直至走进每一个微生物实验室，服务微生物学科的研究发展将成为现实。

法国Elveflow成立于2012年，产品是围绕畅销的OB1流量控制器构建，提供全套的微流控仪器及系统，至今已经科研和工业用户提供多达2，000套系统。Elveflow 仪器具有模块化的，可升级的特点，产品有用于微流体的单通道压力泵，OB1多通道压力真空控制器，MUX distribution旋转分配阀，流量开关，阀门及阀门控制器，MFS流量传感器，MPS压力传感器，传感器读取器，气泡探测器，储液管及微流体的成套应用系统。

微流控细胞培养是采用微流控系统在微流控芯片中进行的动态细胞培养，微流控细胞培养芯片的尺寸适合细胞的尺寸，因此被用于动态细胞培养中。微流控细胞培养的关键能够模拟细胞微环境，采用微流控进行细胞培养的优势有增加系微环境的生理相关性，将尺度缩小到组织的规模，创建复杂的共培养体系，施加动力和机械力，增加组织界面的模拟水平，减少药物测试的动物实验模型，模拟血液、淋巴和间质液体的流动等。

法国Elveflow采用微流控系统进行细胞培养的应用案例有：

w 微流控芯片上的细胞相互作用研究

w 采用微流控系统进行研究细菌对压力和环境变化的适应性

w 采用微流控循环阀进行细胞培养的培养基的再循环

w 动态细胞培中细胞培养的循环

w 如何在微流控芯片中进行动态细胞培养的细胞染色

w 微流控动态细胞培养中细胞培养基灌注

w 微流控动态细胞培养中自动化细胞接种

w 微流控心肌细胞培养模型

w 采用微流控细胞培养灌注系统进行快速细胞培养基的切换

w 用于微流控qPCR的荧光读取

w 采用微流控系统进行循环肿瘤细胞的捕获

w 微流控芯片上活细胞检测

w 采用微流控压力泵进行弱蛋白结合的定量

微流细胞培养中采用的OB1 多通道压力泵的参数：

OB1 微流控压力和流量控制器可以选择1-4个通道或者更多通道，每个通道的压力和真空范围可选，5个可选的范围为：0-200mbar, 0-2000mbar, 0-8000mbar, -900-1000mbar, -900mbar-6000mbar. 具有模块化，可升级的特点，采用Elveflow ESI 软件进行控制。

OB1 微流控压力和流量控制器的性能参数：

w 压力稳定性0.005% FS

w 相应时间9ms

w 压力分辨率0.003%FS

w 稳定时间低于35ms

OB1 微流控压力和流量控制器可用于数字微流控，流动化学&聚合物合成，细胞培养中的细胞灌注，细胞培养液的顺序注射，单液滴测序，RNA 测序，芯片实验室，器官芯片等应用。