Bối cảnh nghiên cứu:

Kiểm soát dòng chảy nhỏ giọt, như một công nghệ kiểm tra và sàng lọc thông lượng cao đã được phát triển trong những năm gần đây, do chi phí thấp, thông lượng siêu cao và các ưu điểm khác, được sử dụng rộng rãi trong tiến hóa định hướng enzyme, phát triển kháng thể, sàng lọc chủng năng suất cao và các lĩnh vực khác. Phân loại giọt kích hoạt huỳnh quang là phương pháp sàng lọc vi dòng chính hiện nay, trong khi phát hiện huỳnh quang đa màu, để lựa chọn nhãn huỳnh quang linh hoạt hơn, xây dựng hệ thống huỳnh quang đa thông số phức tạp hơn, cung cấp hỗ trợ quan trọng.

Thí nghiệm này thu được dữ liệu về trạng thái bao bọc của các vi cầu trong các giọt bằng cách trộn các vi cầu huỳnh quang màu xanh lá cây và đỏ sau đó kích thích và phát hiện các giọt bằng tia laser kép, do đó xác minh tính phù hợp chức năng của nền tảng tế bào DREM để phát hiện và sàng lọc huỳnh quang đa màu, đặt nền tảng cho các ứng dụng liên quan.

Quá trình thử nghiệm:

1, Xử lý mẫu: Điều chỉnh nồng độ microsphere huỳnh quang màu xanh lá cây (λex=488nm; λem=520nm; kích thước hạt 5um) và microsphere huỳnh quang màu đỏ (λex=620nm; λem=680nm; kích thước hạt 5um) thành 5x10 ^ 6/ml; Trộn đều cả hai theo tỷ lệ 1:1;

2, sử dụng giọt nhỏ phân loại tế bào vi lưu (tế bào DREM) để bọc các mẫu trên vào các giọt nhỏ, thu thập tín hiệu huỳnh quang của kênh 520nm (PMT3), kênh 670nm (PMT1), sau cánh cửa vòng tròn của các giọt mục tiêu, để phân loại; Quy trình sử dụng các thiết bị tế bào DREM như sau:

Kết quả thí nghiệm:

1, tương ứng thu thập tín hiệu của kênh 520nm (PMT3), kênh 670nm (PMT1), trong bản đồ tín hiệu thời gian thực của hai kênh, có thể xác định và phân biệt các giọt có chứa microsphere huỳnh quang màu xanh lá cây, chứa microsphere màu đỏ, cũng như bao bọc bởi microsphere huỳnh quang màu đỏ và microsphere huỳnh quang màu xanh lá cây;

2. Trong bản đồ phân tán hai chiều, lần lượt tiến hành vòng tròn đối với quần thể giọt nước P1, P2, P3, phân loại, tiến hành kiểm tra kính quan sát các giọt nước thu thập được, như sau: quần thể P1 phân loại được là vi cầu huỳnh quang màu đỏ, quần thể P2 phân loại được là vi cầu huỳnh quang màu xanh lá cây, quần thể P3 phân loại được là vi cầu huỳnh quang màu đỏ và vi cầu huỳnh quang màu xanh lá cây, phù hợp với mong muốn;

Kết luận thí nghiệm:

Sử dụng máy phân loại tế bào vi lưu giọt (DREM cell) được phát triển bởi Tenki Biology, thí nghiệm này đã xác định và phân biệt các giọt hỗn hợp có chứa microspheres huỳnh quang màu đỏ, các giọt chứa microspheres huỳnh quang màu xanh lá cây, và các giọt bao phủ tổng cộng hai microspheres, và các cửa vòng được thực hiện dựa trên tín hiệu của các kênh phát hiện huỳnh quang kép, các nhóm ba loại giọt trong các giọt hỗn hợp đã được sàng lọc thành công, cho thấy độ chính xác của việc phân loại hệ thống.

Triển vọng ứng dụng:

Phát hiện và phân tích đồng thời nhiều tín hiệu huỳnh quang khác nhau cho mẫu mục tiêu có vai trò quan trọng trong nghiên cứu sàng lọc thông lượng cao, chẳng hạn như nghiên cứu tiến hóa enzyme đa chức năng, nghiên cứu tương tác protein, nghiên cứu sàng lọc tế bào miễn dịch, nghiên cứu PCR huỳnh quang khác nhau, sàng lọc kháng thể, v.v., trong đó các trường hợp điển hình của nghiên cứu tiến hóa enzyme được thể hiện trong hình dưới đây:

Nghiên cứu đã đạt được sự biến đổi tính cách phức tạp này của tính chọn lọc lập thể của ibuprofen esterase bằng cách sử dụng hai chất nền được đánh dấu huỳnh quang khác nhau, và sau năm vòng đột biến và sàng lọc, các đột biến chất lượng cao đã tăng tính chọn lọc của chất nền S-ibuprofen lên 700 lần (DOI: 10.1038/s41467-018-03492-6).