Использование лазеров для выбора и экспорта культур отдельных клеток: эффективное усовершенствование инструмента статического капельного массива

Статический капельный массив (SDA) — необходимый инструмент для высокопроизводительного скрининга с целью идентификации конкретных клеток или аналитов. Однако извлечение целевых капель, содержащих уникальные аналиты или клетки, из SDA остаётся серьёзным техническим ограничением.

Исследователи из Центра одиночных клеток (QIBEBT, Китайская академия наук) и их коллеги разработали новую систему — оптический выброс капель по требованию (OODR). Для этого они интегрировали лазерную технологию и слой оксида индия-олова (ITO) в микрожидкостный чип.

Система OODR предлагает более удобный метод для скрининговых анализов, который также снижает количество необходимых образца и реагентов без ущерба для эффективности, жизнеспособности клеток или точности анализа. Результаты опубликованы в Biosensors and Bioelectronics.

«OODR работает за счёт точного нагрева слоя ITO лазером для создания микропузырьков, которые выталкивают целевую каплю из камеры на чипе. Система основана на платформе для сортировки одиночных клеток, такой как EasySort Compact», — пояснил первый автор работы доктор Диао Жидянь. Успешные испытания на клетках E. coli и дрожжей указывают на широкую применимость системы.

Критически важным для успешного выброса капли оказался размер микропузырька. Подобрав правильный размер (~40 мкм) и интенсивность лазера, исследователи добились выброса капли всего за три секунды, не повредив клетки.

Целевую каплю, идентифицированную с помощью белой или флуоресцентной визуализации, затем «упаковывают» и экспортируют в режиме «одна капля — одна пробирка» (ODOT) под действием капиллярных сил. Это позволяет перемещать жидкость без внешнего воздействия в лунку или пробирку для дальнейшего высокопроизводительного анализа. Визуализация также помогает анализировать морфологию целевых бактерий.

OODR не только обеспечивает выброс целевой капли из SDA, но и не влияет на способность клеток к культивированию, что важно для последующих анализов на живых клетках. В сочетании с уменьшенным расходом реагентов это делает метод более экономичным.

«Наша конечная цель — создать автоматизированную и эффективную систему OODR для расширения применения SDA в различных областях», — сказал соавтор работы доктор Ван Сисянь.

«Эта новая система OODR расширила возможности сортировки с уровня одиночной клетки до уровня одиночной микрокапли. Она позволяет сортировать не только одиночные клетки, но и микрокапли, содержащие одну клетку, несколько клеток или даже только реагенты», — добавил автор-корреспондент профессор Ма Бо.

В настоящее время команда использует ИИ и машинное обучение для создания автоматизированной системы на базе прибора EasySort, чтобы минимизировать участие человека. Это также упростит использование технологии для непрофессионалов.