微流體操控之序列進(jìn)樣

在細(xì)胞灌流式培養(yǎng)應(yīng)用中，需要將多種試劑連續(xù)不斷的輸送至細(xì)胞培養(yǎng)腔或反應(yīng)器中，其中涉及到的多種試劑的連續(xù)進(jìn)樣被稱為序列進(jìn)樣。序列進(jìn)樣操作繁瑣，手動(dòng)操作時(shí)會(huì)存在巨大的時(shí)間與成本（尤其在使用珍貴試劑時(shí)）問題，所以科研人員更加傾向于選擇一種全自動(dòng)或人工參與極少的系統(tǒng)來輔助完成序列進(jìn)樣。通常，可使用以下兩種方式來實(shí)現(xiàn)無特殊要求的自動(dòng)化序列進(jìn)樣：

1.注射泵結(jié)合閥門控制實(shí)現(xiàn)序列進(jìn)樣；

2.壓力泵結(jié)合閥門控制實(shí)現(xiàn)序列進(jìn)樣。

注射泵結(jié)合閥門控制實(shí)現(xiàn)序列進(jìn)樣

系統(tǒng)示意圖如下圖。圖中，注射泵與1個(gè)6位換向閥中心閥口相連；6位換向閥的1個(gè)出口與微流控芯片相連，其余5個(gè)出口與5個(gè)試劑瓶相連；與微流控芯片相連的廢液池用于收集廢液。

此系統(tǒng)工作原理為：首先，閥門中心閥口切換至與試劑瓶相連狀態(tài)，注射泵吸入定量試劑，隨后閥門中心閥口切換至與微流控芯片相連狀態(tài)，注射泵將試劑推至微流控芯片中，接著閥門中心閥口切換至與另一試劑瓶相連狀態(tài)，如此往復(fù)操作，便可實(shí)現(xiàn)多種試劑的連續(xù)進(jìn)樣。上圖中，注射泵正將第2種淡黃色試劑吸入至注射器中。

此系統(tǒng)采用注射泵作為動(dòng)力源，注射器可以更換為小體積注射器，具有死體積小、流量控制十分精確（如AMF的SPM精確度可達(dá)0.25μL/min）的優(yōu)點(diǎn)，另外，注射器與換向閥之間直接連接，可減少系統(tǒng)中毛細(xì)管連接，從而減小系統(tǒng)內(nèi)部體積。但同時(shí)，由于注射器的往復(fù)吸推操作，進(jìn)樣連續(xù)性表現(xiàn)欠佳，每次進(jìn)樣也不可能*將吸入的試劑*泵出，因此會(huì)存在一定的交叉污染。系統(tǒng)實(shí)物圖見下圖。

用壓力泵結(jié)合閥門控制實(shí)現(xiàn)序列進(jìn)樣

系統(tǒng)示意圖如下圖。圖中，1個(gè)Flow-EZ壓力泵通過控制板分別與10個(gè)試劑瓶相連；10個(gè)試劑瓶分別與1個(gè)10位換向閥的外圍入口相連；10位換向閥的中心閥口通過1個(gè)流量傳感器（形成反饋，調(diào)節(jié)流量）與微流控芯片相連；與芯片相連的廢液池用于收集廢液。

此系統(tǒng)工作原理為：Flow-EZ壓力泵輸出壓力，通過控制板可將壓力輸送至10個(gè)試劑瓶中的其中一個(gè)，從而將試劑泵至10位換向閥中，終再通過10位換向閥的中心閥口，將試劑泵至微流控芯片，單次進(jìn)樣完畢后，控制板切換輸出口所連接試劑瓶，便可很快的實(shí)現(xiàn)下一種試劑的進(jìn)樣。上圖中，正進(jìn)行第5種綠色試劑的進(jìn)樣。

相比注射泵實(shí)現(xiàn)序列進(jìn)樣的方式，此系統(tǒng)表現(xiàn)優(yōu)異，連續(xù)性佳，幾乎不存在交叉污染（僅有的交叉污染為10位換向閥的交叉體積），其不足之處在于，此系統(tǒng)中使用毛細(xì)管相對較多，內(nèi)部體積不易控制。

不管采用何種方式，序列進(jìn)樣都沒有一個(gè)十分完美的解決方案，選擇時(shí)可結(jié)合以下幾點(diǎn)因素來做出決策。

1.交叉污染；

2.流量控制精確度；

3.微流體操控連續(xù)性。

當(dāng)然，現(xiàn)在市面上也出現(xiàn)了專門用于序列進(jìn)樣的全自動(dòng)儀器，如Fluigent的Aria，性能穩(wěn)定，重復(fù)性高，可同時(shí)操控10種流體的全自動(dòng)進(jìn)樣。