微流控芯片在细胞分析中的应用
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微流控芯片在细胞分析中的应用

细胞是生物体和生命活动的基本单位,细胞的研究对人类发展有着重大的意义。随着对细胞研究的不断深入.从细胞群、细胞整体、亚细胞结构深入到分子结构:从细胞内各组分分析深入到对细胞呼吸作用、光合作用、信息传递、跨膜运输等生命活动的研究,传统的细胞分析仪器已不能满足对细胞研究的需求:而新型的细胞分析仪器、分析技术不断涌现,其中,微流控芯片以其独有的优势在细胞分析中起着越来越重要的作用。

 

微流控芯片用于细胞分析,有如下的优点:

(1)微通道的尺寸与细胞尺寸相当,在微流控芯片上对细胞的研究可深入到单细胞甚至亚细胞器水平。

(2)微尺寸通道、多维网络结构和相对封闭的环境,接近体内的生理状态,可实现无损或者微损检测。

(3)平板式几何构型,更容易进行观察、检测;而且传热、传质迅速,提高分析的精确度和灵敏度。

(4)可以将诸多细胞研究操作步骤集成在同一块芯片上,有利于平行操作和连续分析。

(5)可以满足高通量细胞分析的需要,同时获取大量的生物学信息。

(6)芯片设计灵活多样,可与相关分析仪器集成或联用。

(7)节省时间、样品和试剂,有利于降低研究成本。

 

微流控芯片细胞操纵是将细胞运送到预定的位点,将其固定后,进行细胞成分、结构和功能等分析.通常地,这还包括了对目标细胞的分离和筛选。在微流控芯片上运送和固定生物细胞,要求操作简便、高效,同时能保持细胞活性。

目前在微流控芯片上进行细胞操纵的方法主要有:机械操纵法、光学操纵法、电场操纵法和磁力操纵法等

 

微流控芯片具有相对封闭的多维网络结构,通道尺寸与细胞尺寸相当,而且芯片制作材料众多、结构设计灵活多样,因而越来越多地应用于细胞培养。在微流控芯片上进行细胞培养的常用方法是灌流式培养(microfluidic perfusion culture),是指将细胞悬液注入微通道或者微培养室,待细胞贴壁后,将培养液连续灌入培养区域,实现营养物质的连续更新。

 

细胞内组分复杂,对细胞内成分的分析和测定、细胞成分间的相互作用的研究,有助于研究者了解体内细胞的代谢过程、细胞内信号转导和细胞的功能,对疾病的治疗和药物筛选等具有重大的意义。微流控芯片技术的出现为细胞内组分分析提供了一个很好的技术平台。

 

尽管微流芯片为细胞分析提供了一个很好技术平台,但仍存在不足之处,可在以下几方面进行进一步的研究:

(1)细胞与芯片界面要形成集成系统,该系统能高分辨地分析和控制细胞生理功能的变化。

(2)新的能透过细胞膜的荧光探针和新的标记物质的研究,如量子点[381等;以及与之相应的标记方法的研究。

(3)多维结构的适用于细胞分析的芯片制作。

(4)开发高灵敏度、易于集成在芯片上、操作简便的检测仪器。