基于液滴的單細胞分析是一種非常強大的工具，可用于以單細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胞分析無法在微液滴中進行。因此，微液滴中細胞的檢測和分析主要依賴于細胞樣本的熒光標記，而熒光標記可能存在操作復雜、細胞毒性和熒光穩(wěn)定性低等問題。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，為解決上述問題，來自安徽師范大學和新加坡科技與設計大學（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特性，可以有效地檢測和表征封裝在液滴中的單細胞。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。

用于微滴中單細胞分析的光流控芯片概覽

理論和模擬計算表明，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（背景信號），從而區(qū)分液滴中單細胞和顆粒的散射信號。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Δn小于0.02時，液滴中的單細胞可以僅靠光散射進行檢測和分析。這種能力可以準確檢測含有一個單細胞和一個凝膠珠的液滴，這是單細胞測序的典型液滴封裝。

微通道中具有不同RI的液滴散射光強度分布的仿真結(jié)果



無標記單細胞液滴篩選在單細胞測序中的應用

總之，這項工作為微滴中的高通量無標記單細胞分析提供了一個功能強大的平臺，可用于各種單細胞相關(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