基于离心毛细管的人工细胞样系统合成微流控方法
几十年来,研究人员一直试图官方manbetx手机版利用DNA、RNA、蛋白质和脂质等生物分子构建人工细胞样系统。人工细胞样系统是由巨大的脂质体或油包水(W/O)微滴构成的微胶囊,包裹着生物机械和生化反应系统(图1)。人工细胞样系统合成的主要障碍是微胶囊的大小控制、生成通量和微胶囊中生物分子的包封效率。微流体生成策略必须解决这些挑战;然而,微通道的使用受到复杂的微加工工艺、使用注射泵精确控制微通道中液体流动的困难以及需要向注射泵中添加大量样品溶液的限制。因此,需要简化单分散脂质体和W/O微滴的生成方法。
近年来,基于离心毛细管的微流控技术被用于构建微米大小的脂质体和均匀大小的W/O液滴。这些方法不需要复杂的微加工工艺,因为这些方法的装置是由玻璃毛细管、玻璃毛细管的聚缩醛支架和微管构成的。这里介绍两种方法(图2):a)水滴喷射和粒径过滤(DSSF)法;B)基于离心的轴对称共流微流体方法。
DSSF方法可以制备微米大小的脂质体(直径5-20 μm;图2 a)。DSSF方法基于两种物理现象:(i)在离心力的作用下,小水滴和大水滴从玻璃毛细管的尖端排出到油相中,形成W/O液滴;(ii)液滴在油水界面传递过程中,通过动力学尺寸过滤自发选择小液滴,传递的小液滴形成脂质体。
基于离心的轴对称共流微流控方法是另一种基于离心毛细管的微流控装置,可产生直径在5 μm至20 μm之间的单分散W/O液滴(图2b)。该装置由两种类型的圆形毛细血管(内毛细血管和外毛细血管)、毛细血管支架和微管组成。在该方法中,液滴通过射流的高原-瑞利不稳定性破碎而产生W/O液滴。
这两种方法都能够从小体积的样品溶液(~ 0.1-1 μL)中生成数百个均匀大小的脂质体或W/O液滴,包括基因编码的DNA和无细胞蛋白表达系统。此外,蛋白质可以成功地在脂质体和W/O微滴内产生。因此,这些方法将有助于研究人员研究人工细胞样系统中的生化反应官方manbetx手机版,并有助于自底向上构建生命系统模型,用于各种研究目的。
Masahiro Takinoue
计算智能与系统科学系,
日本东京工业大学科学与工程跨学科研究生院
PRESTO,日本科学技术振兴机构
出版物
控制脂质组成合成细胞大小脂质体的滴射和大小过滤(DSSF)方法。
盛田M, Onoe H,柳泽M,伊藤H,市川M,藤原K,斋藤H,竹上M
2015年9月21日
单分散微滴粒径可控的毛细管离心微流控装置。
盛田M,山下H,早川M, Onoe H, takinoum
J Vis Exp. 2016年2月22日
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