微流控领域的新技术:质谱对液滴进行分类

在西莉亚·亨利·阿诺德的研究中提到基于液滴的筛选中添加质谱可扩展该方法可用于的反应类型

用基于液滴的微流体系统,研究人员可以快速筛选化合物和反应库。这些系统通常使用荧光报告分子,帮助研究人员从不需要的化合物和反应条件中分离出来。依赖荧光的问题在于,大多数与工业相关的反应都不涉及荧光反应物或产物。

由Merck&Co.的Sun Shuwen Sun和Jeffrey C. Moore以及密歇根大学的Robert T. Kennedy领导的研究人员现已将基于液滴的筛选系统与质谱激活的分选相结合,来克服这一限制。

“默克公司长期以来对各种形式的高通量筛选有着浓厚的兴趣,”摩尔说。作为定向进化计划的一部分,公司特别有兴趣使用这种系统来筛选新的酶催化剂。但在这样的程序中,很少有化合物适合荧光分选。

新的筛选系统由连接到质谱仪的微流控芯片和由液滴计数相机监控的分选区域组成。注入的液滴被分为两个不相等的子液滴,较大的液滴进入质谱仪,较小的液滴进入分选区域。

该系统具有一条延迟线,以确保较小的液滴不会在质谱仪分析其同级之前到达分拣区域。该系统使用质谱信号做出分类决策,然后使用电场将较小的液滴推向两条路径之一。保存包含所需产品的液滴,其他液滴被丢弃。

肯尼迪说:保持成对的液滴非常复杂的。水滴可能会分裂或合并,或者设备中的气泡会使遮蔽相机。因此,研究人员不能仅仅依靠对液滴的计数。肯尼迪说:“如果错过了一个,一切都会变得毫无用处,而导致错误的液滴分类。”

为了克服这些潜在的问题,研究人员在系统中加入了标记液滴。这些液滴中含有一种可以被摄像机检测到的染料和一种具有明显质量信号的化合物。当系统两部分中的标记液滴同步时,系统只对样本液滴进行排序。

使用该系统,研究人员能够每秒分类0.7个液滴。他们在6小时内筛选了大约15,000个样本库。肯尼迪认为这一比率可能会提高十倍。但是默克的科学家表示,目前的速度足以满足他们的需求。

加州大学尔湾分校的高通量筛选和微流体技术专家Brian M. Paegel说“质量激活的液滴分选技术完全打开了基于任何类型的测定信号进行筛选的领域,在该方法中,所需反应的产物表现出独特的质量特征(几乎所有反应),并且其含量可通过质谱检测到”。“该团队克服了许多技术困难,研究出了这项技术,其中一个重要的困难是分拣与检测的同步。”

近年来,微流控是个很火的领域,基于实验室中检测技术和芯片检测等技术领域的需求,研究人员对于极小粒子控制技术的研究关注正在逐步提升,而粒子的固定技术对于研究人员开展诸多生命科学领域的研究尤其有益。

ITL集团是一家聚焦微流控技术创新与优化改进的研发型企业,在微流控领域拥有40年经验的研发团队,经历了微流控技术的发展和更迭,对于如何整合现有常规技术平台,优化仪器性能,微流控芯片技术的使用,ITL的研发团队有自己的独到见解和经验。ITL一直在自己的专属领域不断探索,同时关注相关领域的创新和新技术,整合自身和外部资源,在微流控系统开发等医疗领域不断创新,未来力求有关微流控领域先进的新技术运用到产品开发中生产出新的创新产品。

本文参考©2020美国化学会化学与工程新闻ISSN 0009-2347。

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