用壓力泵實(shí)時(shí)檢測(cè)細(xì)胞增殖（培養(yǎng)）

這是微納立方第28篇微流控推文

咱做細(xì)胞增殖檢測(cè)，有計(jì)數(shù)法、染色法……但很多方法都只能檢測(cè)一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，就是說(shuō)只能看到細(xì)胞增殖的結(jié)果，而不清楚過(guò)程，并且往往需要額外的儀器和試劑。這次和你分享一個(gè)不一樣的視角，用壓力泵去實(shí)時(shí)檢測(cè)細(xì)胞增殖，這個(gè)實(shí)驗(yàn)由康比涅技術(shù)大學(xué) (UTC)的一個(gè)生物工程實(shí)驗(yàn)室完成。

實(shí)驗(yàn)比較簡(jiǎn)單：用1個(gè)壓力泵往1塊細(xì)胞培養(yǎng)芯片里泵入培養(yǎng)基（5組采用同款芯片，且均含流量計(jì)）。

老規(guī)矩，咱先來(lái)看一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，下圖里的縱坐標(biāo)是壓力泵的輸出壓力，橫坐標(biāo)是芯片里的細(xì)胞數(shù)。

圖里值得說(shuō)的是3個(gè)顏色區(qū)域的點(diǎn)：

綠色點(diǎn)位，設(shè)置恒定流量10μL/min，這時(shí)微流控芯片里還沒(méi)有細(xì)胞。

藍(lán)色點(diǎn)位，芯片里有細(xì)胞貼壁了，恒流模式使得所需壓力增大。

紅色點(diǎn)位，養(yǎng)了3天的細(xì)胞，細(xì)胞增殖數(shù)目變多，恒流所需壓力更大。

圖中藍(lán)色虛線是擬合出的壓力和細(xì)胞數(shù)的線性函數(shù)——到這你可能看不下去了，就這么點(diǎn)數(shù)據(jù)還擬合函數(shù)？有沒(méi)有點(diǎn)數(shù)學(xué)常識(shí)？但事實(shí)上，這個(gè)函數(shù)的樣子，正好符合了數(shù)學(xué)公式：微流控芯片里流道的流量=壓力/流阻（Q=△P/R），Q表示流量，△P表示壓力，R表示流阻。

如果細(xì)胞正常增殖，細(xì)胞數(shù)增多了，會(huì)造成芯片內(nèi)流道變窄，肯定會(huì)導(dǎo)致流阻變大（流阻R與h^3*w成反比，h和w分別為芯片流道道的高和寬，點(diǎn)這看流阻是怎么計(jì)算的），為了滿足咱設(shè)定的10μL/min的流量，壓力泵的輸出壓力一定會(huì)增大。就是說(shuō)，恒流模式下，細(xì)胞正常增殖，流阻變大，壓力泵輸出壓力就應(yīng)該變大，如果壓力不變或者縮小（細(xì)胞被沖走），反而是問(wèn)題。

所以重要的不是擬合出什么樣的函數(shù)，而是這個(gè)函數(shù)要符合壓力和細(xì)胞數(shù)的正相關(guān)關(guān)系，就是說(shuō)這個(gè)函數(shù)上某個(gè)點(diǎn)的斜率，一定得是正的，不然細(xì)胞增殖就有問(wèn)題。也許在你的實(shí)驗(yàn)里，它就變成了個(gè)指數(shù)函數(shù)（有點(diǎn)夸張了，如果壓力像指數(shù)函數(shù)那樣增加，一定是發(fā)生堵塞了）。

你可能覺(jué)得檢測(cè)要精準(zhǔn)，不能這樣看大概，但做一次細(xì)胞增殖（培養(yǎng)）動(dòng)不動(dòng)就好幾天，等做完才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，浪費(fèi)時(shí)間還耽誤進(jìn)度，而這個(gè)辦法，只需要你看一眼壓力泵的輸出壓力。就像是如果你發(fā)燒了，一定要去醫(yī)院讓醫(yī)生來(lái)告訴你嗎？自己摸摸額頭也能知道。

P.s. 以上說(shuō)的細(xì)胞增殖為理想情況，如果染菌，菌類生長(zhǎng)也會(huì)讓壓力變大。

最后附上這個(gè)實(shí)驗(yàn)的配置：法國(guó)Fluigent的壓力泵Flow EZ和流量計(jì)，加細(xì)胞培養(yǎng)芯片、細(xì)胞系和培養(yǎng)基，以及連接配件。

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