随着基因组合成和编辑技术的快速发展，基于液滴的单细胞表型筛选变得越来越重要。然而，将目标液滴精确且高通量地分布到特定的宏观介质中以进行下游多组学分析仍然是一个技术挑战。

中国科学院青岛生物能源与过程技术研究所(QIBEBT)的研究人员开发了基于液滴的打印平台，可以以“每孔一滴”的方式在培养皿或96孔板上打印单细胞液滴方式。该平台可实现可扩展、经济高效且全自动的单细胞表型捕获和筛选。

该工作发表在《传感器和执行器 B：化学》杂志上。

琼脂平板和微孔板筛选是两种最广泛使用的传统筛选方法。琼脂平板测定易于操作，但缺乏精确的定量，因此主要用于初始菌株筛选。微孔板测定可提供准确的定量，适合评估突变体性能，但通量较低。

基于液滴微流控的工具为超高通量筛选带来了巨大希望。然而，当前的分选策略通常仅在单个通道中富集具有特定表型的液滴，这使得将每个目标液滴精确有效地分离到宏观介质(例如培养皿或96孔板)内的特定位置以用于后续的单通道分析具有挑战性。细胞培养和测序实验。

本研究开发的液滴打印平台由四个主要模块组成：泵驱动的微流控芯片模块、自动光学信号识别模块、高压控制模块和自动化移动平台模块。

刁志典，博士 该研究的学生和共同第一作者解释说，该芯片包含可以引入红色发光二极管的嵌入式光纤。当分选的目标液滴通过检测窗口时，连接到光纤的光电二极管可以识别它们并产生相应的信号。然后，根据电流体动力学原理，使用这些信号在特定区域打印液滴。

“这个芯片平台有几个独特的功能，”该研究的共同第一作者葛安乐说。“该平台不仅可以在线生成液滴，还可以根据需要精确打印孵化或分选的液滴，将‘目标液滴组’转换为‘单个目标液滴’，从而服务于单细胞水平的下游表型研究。”

“该平台集成了基于光纤传输的光学检测模块，”共同通讯作者马波教授说。“该模块不仅提高了液滴打印的准确性，而且避免了复杂的光路系统。这种简洁集成的系统可兼容更广泛的下游实验场景，例如质谱、细胞培养皿和96孔板”。

接下来，研究团队计划将这种高精度按需单液滴打印平台与之前开发的拉曼激活细胞分选仪器，如FlowRACS和RACS-Seq/Culture相结合，从而实现全自动化、高精度复杂生物系统(如微生物组和大规模突变体文库)的精确、高通量功能性单细胞识别、分离、培养和导出。

“我们的平台与 FlowRACS 等现有单细胞拉曼分选仪器的集成将为大规模单细胞功能研究开辟新的可能性，为生物样本库、合成生物学、精准医学、深海/深海提供全面的解决方案——地球/深空探测、生物安全。”北京经济技术大学单细胞中心主任徐健教授说。