基於微流控晶片的單細胞分泌因子分析研究

《基於微流控晶片的單細胞分泌因子分析研究》是依託江蘇師範大學，由張清泉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於微流控晶片的單細胞分泌因子分析研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張清泉
• 依託單位：江蘇師範大學

項目摘要

細胞因子參與人體多種生理和病理過程的發生和發展，在單細胞水平開展分泌因子分析可確定細胞表型和功能差異，為免疫應答及調節機制、腫瘤異質化等研究提供數據支撐。由於細胞因子分泌是一個緩慢且動態變化的過程，隨機擴散導致局部濃度極低，現有單細胞分泌因子分析技術存在單細胞捕獲困難、定量準確性差、分析通量低、交叉污染等問題，難以真實準確的獲取大量單細胞分泌因子信息，阻礙了細胞免疫性和藥物治療的準確監測。本研究擬將晶片液滴與微結構陣列組合使用，以液滴為單細胞捕獲及細胞因子分泌富集的封閉微小空間，以微結構為液滴破乳後免疫分析的獨立空間，構建高通量的單細胞微流控分析系統。在此系統上，以Jurkat細胞為模型體系，白細胞介素（IL2）為分析對象，磁珠夾心免疫為分析方式，建立一種高通量、高靈敏度的單細胞分泌因子分析新方法，為免疫監測和細胞異質化研究提供新的技術手段。

結題摘要

細胞因子參與人體多種生理和病理過程的發生和發展，在單細胞水平開展分泌因子分析可確定細胞表型和功能差異，為免疫應答及調節機制、腫瘤異質化等研究提供數據支撐。本項目針對單細胞分泌因子分析存在的定量準確性差、分析通量低等問題，從微流控液滴高通量製備技術和蛋白質免疫檢測技術兩個方面展開研究，取得了一些重要的研究進展和結果。針對多相液滴需要複雜流體控制，無法採用“肩並肩”乳化方式進行大規模製備的難題，我們以溶劑揮發誘導的液液相分離為基礎，發展了一種多相液滴形成方法，只需一步乳化就可實現多種複雜高級結構液滴的製備，可以靈活調節多相液滴各部分的組成、液滴的形貌以及液滴各部分的內含物，且與現有的液滴規模放大技術兼容，有利於複雜液滴在高通量篩選及分析方面的套用。氟碳油的氣體滲透性導致捕獲液滴的體積逐漸縮小，影響細胞活性。為此，我們發展了一種被動的水兩相液滴形成方法，成功實現了水兩相液滴的捕獲，磁珠在水兩相液滴的包裹，以及液滴內單細胞的培養。水兩相液滴既具有液滴的相對封閉環境，又能與連續相進行物質交換，有利於保持細胞活性，適用於細胞的長期培養和觀察。蛋白質的超靈敏檢測技術是實現單細胞分泌因子檢測的關鍵。為此，我們發展了一種基於磁珠夾心免疫的蛋白質超靈敏檢測技術，檢測限可達3aM，線性範圍具有兩個數量級，可用於各種細胞因子和蛋白標誌物的超高靈敏檢測。該方法具有一定的普適性，靈敏度高，選擇性好，可以實現臨床樣本中各種細胞因子和蛋白標誌物的超高靈敏檢測，滿足單細胞分析的靈敏度需求。整體而言，項目在微流控液滴、單細胞、蛋白免疫分析等方面均有所進展，執行期間，共發表了5篇SCI論文，申請國內發明專利2項，培養碩士研究生4名，獲得了預期的研究成果。