微流體操控之序列進(jìn)樣
在細(xì)胞灌流式培養(yǎng)應(yīng)用中,需要將多種試劑連續(xù)不斷的輸送至細(xì)胞培養(yǎng)腔或反應(yīng)器中,其中涉及到的多種試劑的連續(xù)進(jìn)樣被稱為序列進(jìn)樣。序列進(jìn)樣操作繁瑣,手動(dòng)操作時(shí)會(huì)存在巨大的時(shí)間與成本(尤其在使用珍貴試劑時(shí))問(wèn)題,所以科研人員更加傾向于選擇一種全自動(dòng)或人工參與極少的系統(tǒng)來(lái)輔助完成序列進(jìn)樣。通常,可使用以下兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)特殊要求的自動(dòng)化序列進(jìn)樣:
1.注射泵結(jié)合閥門控制實(shí)現(xiàn)序列進(jìn)樣;
2.壓力泵結(jié)合閥門控制實(shí)現(xiàn)序列進(jìn)樣。
注射泵結(jié)合閥門控制實(shí)現(xiàn)序列進(jìn)樣
系統(tǒng)示意圖如下圖。圖中,注射泵與1個(gè)6位換向閥中心閥口相連;6位換向閥的1個(gè)出口與微流控芯片相連,其余5個(gè)出口與5個(gè)試劑瓶相連;與微流控芯片相連的廢液池用于收集廢液。
此系統(tǒng)工作原理為:首先,閥門中心閥口切換至與試劑瓶相連狀態(tài),注射泵吸入定量試劑,隨后閥門中心閥口切換至與微流控芯片相連狀態(tài),注射泵將試劑推至微流控芯片中,接著閥門中心閥口切換至與另一試劑瓶相連狀態(tài),如此往復(fù)操作,便可實(shí)現(xiàn)多種試劑的連續(xù)進(jìn)樣。上圖中,注射泵正將第2種淡黃色試劑吸入至注射器中。
此系統(tǒng)采用注射泵作為動(dòng)力源,注射器可以更換為小體積注射器,具有死體積小、流量控制十分精確(如AMF的SPM精確度可達(dá)0.25μL/min)的優(yōu)點(diǎn),另外,注射器與換向閥之間直接連接,可減少系統(tǒng)中毛細(xì)管連接,從而減小系統(tǒng)內(nèi)部體積。但同時(shí),由于注射器的往復(fù)吸推操作,進(jìn)樣連續(xù)性表現(xiàn)欠佳,每次進(jìn)樣也不可能*將吸入的試劑*泵出,因此會(huì)存在一定的交叉污染。系統(tǒng)實(shí)物圖見(jiàn)下圖。
用壓力泵結(jié)合閥門控制實(shí)現(xiàn)序列進(jìn)樣
系統(tǒng)示意圖如下圖。圖中,1個(gè)Flow-EZ壓力泵通過(guò)控制板分別與10個(gè)試劑瓶相連;10個(gè)試劑瓶分別與1個(gè)10位換向閥的外圍入口相連;10位換向閥的中心閥口通過(guò)1個(gè)流量傳感器(形成反饋,調(diào)節(jié)流量)與微流控芯片相連;與芯片相連的廢液池用于收集廢液。
此系統(tǒng)工作原理為:Flow-EZ壓力泵輸出壓力,通過(guò)控制板可將壓力輸送至10個(gè)試劑瓶中的其中一個(gè),從而將試劑泵至10位換向閥中,終再通過(guò)10位換向閥的中心閥口,將試劑泵至微流控芯片,單次進(jìn)樣完畢后,控制板切換輸出口所連接試劑瓶,便可很快的實(shí)現(xiàn)下一種試劑的進(jìn)樣。上圖中,正進(jìn)行第5種綠色試劑的進(jìn)樣。
相比注射泵實(shí)現(xiàn)序列進(jìn)樣的方式,此系統(tǒng)表現(xiàn)優(yōu)異,連續(xù)性佳,幾乎不存在交叉污染(僅有的交叉污染為10位換向閥的交叉體積),其不足之處在于,此系統(tǒng)中使用毛細(xì)管相對(duì)較多,內(nèi)部體積不易控制。
不管采用何種方式,序列進(jìn)樣都沒(méi)有一個(gè)十分完美的解決方案,選擇時(shí)可結(jié)合以下幾點(diǎn)因素來(lái)做出決策。
1.交叉污染;
2.流量控制精確度;
3.微流體操控連續(xù)性。
當(dāng)然,現(xiàn)在市面上也出現(xiàn)了專門用于序列進(jìn)樣的全自動(dòng)儀器,如Fluigent的Aria,性能穩(wěn)定,重復(fù)性高,可同時(shí)操控10種流體的全自動(dòng)進(jìn)樣。