液滴微流控四在液滴中培养大肠杆菌

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已有研究表明，使用氟化油进行油包水液滴制备，可用于长期细胞培养[1]，相较矿物油，氟化油表现出更好的生物相容性[2]，但要找到一种有效稳定液滴的表面活性剂，仍是一个挑战。本研究的目的是：通过在液滴中培养大肠杆菌（Escherichiacoli），说明新型表面活性剂dSURF的生物相容性及液滴稳定表现。

此研究由DrOksanaShvydkiv在其实验室（点击文末阅读原文可访问）完成。

材料及设备

1.连续相试剂：

含0.5%或3%的dSURF（Fluigent）氟化液NovecHFE-（SigmaAldrich）。

2.分散相试剂：

μlOD值为0.（5xCFU/ml）或0.01（10xCFU/ml）的大肠杆菌悬浮液ECJW。（OD，OpticalDensity，光密度；CFU，colonyformingunit，菌落形成单位）

3.液滴制备解决方案：

液滴PDMS芯片由研究者自行设计，液滴制备解决方案为Fluigent所提供的液滴制备系统（见下图），主要部件包含压力泵FLOWEZ（压力泵流量控制稳定）、流量传感器。

实验过程简述：

压力泵FLOWEZ将试剂泵至液滴芯片，以生成液滴；PC端AIO软件监测并控制流量，以达到合适的液滴大小及生成频率。

液滴监测

为监测液滴的稳定性并观察大肠杆菌的生长状况，将液滴转移至微流控芯片观察室，于倒置显微镜（AxioObserverZ1,Zeiss)上进行观察，所用物镜放大倍数为10倍，使用PCO相机在开始培养的2小时，4小时和20小时后进行图像采集。

培养结果

1.使用OD=0.大肠杆菌悬浮液，0.5%dSURF表面活性剂，在37℃温度下的培养结果：

观察上图，可明显观察到稳定的单分散液滴，含大肠杆菌的液滴数量占比为46±0.8%，理论计算值为54%（液滴尺寸为67.3μm，pL）。它们之间的差异可以解释为实验过程中出现的一些小误差，如吸取试剂不准确。

2.使用OD=0.01大肠杆菌悬浮液，0.5%dSURF表面活性剂，在37℃温度下的培养结果。

于上图可明显观察到稳定的单分散液滴，含大肠杆菌的液滴数量占比为89±1%，理论计算值为86%（液滴尺寸为72.4μm，pL）。

3.使用OD=0.大肠杆菌悬浮液，3%dSURF表面活性剂，在28℃温度下的培养结果：

由上图可明显观察到稳定的单分散液滴，含大肠杆菌的液滴数量占比为63±1.1%，理论计算值为63%（液滴尺寸为72.4μm，pL）。

结论

根据上述观察到的大肠杆菌培养结果，表明dSURF表面活性剂在浓度为0.5%至3%的情况下具有良好的生物相容性，对于常规应用，使用0.5%浓度的dSURF即可，成本较3%浓度dSURF更低。在大肠杆菌培养20小时后，液滴表现出的良好的稳定性，表明dSURF表面活性剂可用于长时间液滴实验。

参考文献：

[1].C.H.J.Schmitz,A.C.Rowat,S.KoesterandD.A.Weitz,Dropspots:apicoliterarrayinamicrofluidicdevice,LabChip,9,9,44–49.

[2].LeeJN,ParkC,WhitesidesGM.Solvent

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