近日，Biosensors and Bioelectronics在线发表了江南大学未来食品科学中心陈坚院士团队刘龙教授课题组和香港城市大学陈家宏教授课题组合作的综述论文“Recent progress in high-throughput droplet screening and sorting for bioanalysis” (Sun et al., Biosensors and Bioelectronics. 2023, 225:115107.)。江南大学2020级博士后孙国运为论文第一作者，江南大学刘龙教授和香港城市大学陈家宏教授为论文共同通讯作者。
高通量筛选技术是合成生物学、医学等领域中分析单细胞所不可或缺的技术。目前最主要的高通量筛选方法是流式细胞筛选，但在筛选过程中，所有细胞共处一个液滴环境，无法根据胞外分泌物对细胞进行分析与筛选。而通过液滴提供的独立的化学环境，液滴高通量筛选技术可以有效解决流式细胞筛选存在的这一问题。自2006年面世以来，经过十多年的发展，液滴筛选通量已高达每秒3万个液滴，且准确率大于99%。
近五年，研究者对液滴高通量筛选技术的探索与开发主要集中于拓展其适用性，使其能够用于不同的单细胞分析筛选研究中。对此，本文从结构设计、检测信号、筛选驱动，以及应用方向四个方面总结了液滴高通量筛选技术的进展（图1）：
1.结构设计方面的改进主要是在基础液滴筛选结构上，增添、结合、改变其结构，使其可以实现基础结构无法实现的功能。本文根据不同的改进思路，将结构设计优化具体分为多功能整合、多通道筛选、液滴分配、双重乳化四类进行讨论（图2），并详细介绍了相关工作。
2.检测液滴中的荧光信号是目前液滴中分析、筛选单细胞的主要方法。为了拓展液滴内单细胞的分析方法，近期出现了许多新的液滴信号分析方法，本文根据不同的信号分析方法，对这些研究按类进行了介绍，具体类别为：图像分析、其他荧光信号、光谱分析、质谱分析、电化学信号分析、pH值、细胞浓度、拉曼光谱（图3）。
3.液滴筛选过程中驱动液滴的主要方式有电信号（介电泳力）、声波、压力等。本文根据驱动方式不同，分类别详细介绍了近期研究如何改进驱动方式（图4），从而提升液滴的筛选效率。
4.目前，基于液滴高通量筛选的应用主要集中于合成生物学与临床医学等方向，本文按类介绍了相关的研究（图5），并对相关研究的突变库构建、突变库大小、表达载体、检测手段、筛选方法、筛选通量、筛选轮数、筛选结果等进行了整理归纳。
另外，本文根据驱动方法、筛选通量、液滴尺寸、筛选准确性、设备制造难度、价格、特性等评估了近期开发的液滴筛选设备，并对液滴高通量筛选技术的未来发展方向进行了展望。
上述工作得到了国家重点研发计划项目(2020YFA0908300)、国家自然科学基金(31930085，32021005，31870069)、中央高校基本科研专项资金(JUSRP222007，JUSRP622004)等项目的资助。
图1 液滴高通量筛选技术近期进展的分类示意图
图2 多种优化液滴筛选结构的示意图
图3 多种新的液滴信号分析方法的示意图
图4 多种优化液滴筛选驱动力方法的示意图
图5 液滴微流体技术的应用
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/DtgQHMU75fwfhawdzw_gOw
（编辑：潘梦妍）
当前位置:
