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基于微流控液滴的单细胞培养及筛选平台
摘要：
单细胞培养及筛选平台是一种用于研究单细胞特征的重要工具。本文主要介绍基于微流控液滴的单细胞培养及筛选平台。该平台能够实现单细胞的准确分离、培养和筛选，对分子水平上的单细胞研究及特定细胞群体鉴定具有重要的应用价值。
关键词：微流控，液滴，单细胞培养，筛选，特异细胞群体
引言：
单细胞研究是目前生命科学研究的热点之一。在细胞基因组测序技术的发展下，对单个细胞的分析已经成为一项重要的研究方向。单细胞研究对于从整体上理解组织和器官的形成，以及疾病的病理机理等具有重要的意义。而实现高通量、准确且可重复分离单个细胞的研究平台是该领域研究的基础。
高分子材料制造技术及微流控技术的发展使得通过液滴将多个单细胞分离成为可能。微流控技术能够产生精确且可重复的液滴，从而实现单个细胞的高通量分离和培养。基于此类技术开发的单细胞培养及筛选平台能实现在单细胞水平上对基因表达、蛋白质表达等进行研究，对于从细胞水平上理解组织和器官的形成，以及疾病的病理机理等具有重要的应用价值。
本文主要介绍基于微流控液滴的单细胞培养及筛选平台，略论其应用及其未来发展趋势。
单细胞液滴的制备
微流控技术的核心是在微米级通道中精确控制流体的流动，以实现微分析、高通量筛选等各种微流体操作。在单细胞研究领域，采用微流控技术制备液滴将单细胞进行分离是目前常见的做法之一。
常用的单细胞液滴制备方法包括原位分离法、流体阀控法、惯性作用法、二相流流控法等。其中，二相流流控法（Droplet-basedmicrofluidics）由于制备过程操作简单，成本低廉，目前正在广泛的应用中。
二相流流控法的基本原理是利用两种不相容的流体，形成两个不同的相界面。在合适的工艺条件下，可以在通道内形成稳定的单液滴，以此实现单细胞的分离。该技术能够实现单细胞的高通量分离和培养。
但是，在制备液滴时存在一些需要注意的问题，如液滴大小、稳定性、表面张力等。
单细胞培养平台
基于微流控技术的单细胞培养平台可以将许多被分离的单个细胞分别培养在液滴内。通过对单个细胞的培养监测特异蛋白的表达情况、形态的变化等，可以深入了解每个细胞的特点。
微流控平台的添加营养液的气体、细胞培养液等物质的体积要控制在可发送的液滴内，以便使每个细胞都能接收到充足的培养液。
单细胞筛选平台
对于特定细胞群体的鉴定，存在单细胞的筛选操作。单细胞筛选平台适用于细胞亚群的分类，可依据特定蛋白的阳性和阴性标记进行筛选。单细胞检测可提供与荧光激活细胞分选（FACS）相似的结果，同时克服了FACS的一些局限。
基于这种技术的单细胞筛选平台能实现高精度、高通量的单细胞分选。与传统的FACS相比，该技术还具有更为安全、低成本、可重复利用等优点。
应用前景展望
随着微流控技术的不断发展以及单细胞研究领域的快速发展，单细胞液滴研究平台将越来越重要。未来的发展方向主要将集中在以下几个方面：
1、液滴制备技术的进一步优化。该技术的分离效果、液滴大小、稳定性和重复性等问题将成为制备液滴技术的研究重点。
2、完善的单细胞培养技术。这不仅包括营养液的管理、气体的供应等方面的技术，还包括如何对单细胞从生命特性等角度进行全面研究的技术等方面。
3、单细胞诊断技术的发展。基于微流控技术制备的单细胞液滴将成为未来快速诊断技术的重要工具，该技术的应用范围将从学术研究逐步向医疗领域拓展。
综上所述，基于微流控液滴制备的单细胞培养及筛选平台具有巨大的应用前景和发展潜力。相信在未来的研究中，将会出现更先进、更高效的单细胞液滴研究平台。