基于液滴的單細(xì)胞分析是一種非常強(qiáng)大的工具，可用于以單細(xì)胞分辨率研究表型和基因組異質(zhì)性，從而解決各種生物問題。在傳統(tǒng)的兩相液滴微流控技術(shù)中，由于油相和水相之間的光學(xué)特性不匹配，光散射主要發(fā)生在油/水界面上，這使得基于光散射的細(xì)胞分析無法在微液滴中進(jìn)行。因此，微液滴中細(xì)胞的檢測和分析主要依賴于細(xì)胞樣本的熒光標(biāo)記，而熒光標(biāo)記可能存在操作復(fù)雜、細(xì)胞毒性和熒光穩(wěn)定性低等問題。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，為解決上述問題，來自安徽師范大學(xué)和新加坡科技與設(shè)計(jì)大學(xué)（Singapore University of Technology and Design）的研究人員提出了一種新穎的基于光散射的液滴篩選（LSDS）方法，通過調(diào)整多角度光流控芯片中液滴的光學(xué)特性，可以有效地檢測和表征封裝在液滴中的單細(xì)胞。相關(guān)研究成果以“Label-free single-cell analysis in microdroplets using a light-scattering-based optofluidic chip”為題發(fā)表在Biosensors and Bioelectronics期刊上。

用于微滴中單細(xì)胞分析的光流控芯片概覽

理論和模擬計(jì)算表明，液滴兩相材料中的折射率（RI）匹配可以減少或消除液滴的散射信號(hào)（背景信號(hào)），從而區(qū)分液滴中單細(xì)胞和顆粒的散射信號(hào)。此外，通過使用一組集成在光流控芯片中的多角度（從-145°到140°）光纖，研究人員測量了RI在1.334到1.429之間的液滴的散射光特性。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，液滴內(nèi)部微顆粒的RI和尺寸越小，兩相材料之間所需的RI差Δn就越小。特別是，當(dāng)Δn小于0.02時(shí)，液滴中的單細(xì)胞可以僅靠光散射進(jìn)行檢測和分析。這種能力可以準(zhǔn)確檢測含有一個(gè)單細(xì)胞和一個(gè)凝膠珠的液滴，這是單細(xì)胞測序的典型液滴封裝。

微通道中具有不同RI的液滴散射光強(qiáng)度分布的仿真結(jié)果



無標(biāo)記單細(xì)胞液滴篩選在單細(xì)胞測序中的應(yīng)用

總之，這項(xiàng)工作為微滴中的高通量無標(biāo)記單細(xì)胞分析提供了一個(gè)功能強(qiáng)大的平臺(tái)，可用于各種單細(xì)胞相關(guān)的生物檢測。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116148



審核編輯：劉清