在自然界中，雨生紅球藻是蝦青素含量最豐富的物種之一。許多研究表明，雨生紅球藻中蝦青素的積累率和總產量均高于其他綠藻，其蝦青素含量可達干重的3.0%甚至更高，具有抗衰老、治療炎癥等多種生物功效，被譽為天然蝦青素的“濃縮物”。雨生紅球藻具有復雜的生命周期，在不同的環境條件下具有不同的細胞形態。通常情況下，雨生紅球藻是尺寸較小、蝦青素含量較低的游動細胞。在光脅迫條件下，蝦青素在尺寸較大的藻細胞中積累。因此，富含蝦青素的雨生紅球藻的分離對于微藻生物學和食品化學至關重要。

目前已經有多種高通量、高精度和低成本的微流控技術來分離微藻，包括利用外部物理場的方法，例如介電泳、磁泳和聲泳來進行微藻分離；也有利用固定的通道結構進行分離的方法，比如慣性聚焦和彈慣性聚焦。與上述分離方法相比，粘彈性-慣性微流控芯片能夠在簡單的直通道中實現三維聚焦，無需任何外力場或復雜的通道結構。顆粒尺寸是彈慣性聚焦和分離的主要參數，顆粒分離的截止閾值高度依賴于阻塞率，阻塞率是顆粒尺寸與通道水力直徑的比率。當阻塞率超過一定值時，大顆粒將發生反向遷移并與小顆粒分離。對于微藻細胞分離，細胞尺寸是預先確定的，調整阻塞率需要改變微流體通道的直徑。然而，一旦在現有的剛性微流控器件中完成通道設計，通道幾何形狀就很難改變，所以目前的剛性器件不能用于分離截止尺寸不確定的微藻。因此開發一種可拉伸微流控器件，能夠實時靈活地調整微流控芯片的幾何形狀，實現微藻分離截止尺寸的動態調整，具有一定的研究價值。

近期，深圳大學閆昇研究員課題組報道了一種制備超拉伸Ecoflex微流控芯片的新方法，實現了雨生紅球藻的尺寸可調的粘彈性-慣性分離。相關成果以“Size-tunable elasto-inertial sorting of Haematococcus pluvialis in the ultra-stretchable microchannel”為題發表在國際化學權威雜志《Analytical Chemistry》上。

圖1 超拉伸Ecoflex微流控系統示意圖

在這項工作中，團隊提出了一種制造超拉伸Ecoflex微流控芯片的新方法，并開發了一種用于雨生紅球藻的尺寸可調的粘彈性-慣性分離技術。首先，研究人員使用液態金屬（鎵）作為模具，在沒有等離子體鍵合的情況下直接制造了Ecoflex微流控芯片，實現了最大500%的拉伸和超過100%的通道尺寸變化。然后，研究人員系統地研究了流量、通道伸長和粒徑對粘彈性-慣性顆粒遷移的影響，發現通道伸長可以高效調節顆粒的聚焦流量范圍和臨界聚焦尺寸。最后，研究人員展示了基于超拉伸Ecoflex微流控芯片的雨生紅球藻細胞的無鞘、無標記、動態尺寸可調分離。通過調節通道幾何形狀，微藻分離通道的分離閾值可以從35 μm調節到15 μm。與其他微藻分離技術相比，該方法顯示出優異的分選純度、產率和可調的微藻分離閾值。

圖2 雨生紅球藻在一進三出通道中的分選示意圖

綜上所述，該研究利用通道尺寸（>100%拉伸）可以寬范圍調制的微流控芯片，對具有寬尺寸分布（5μm~ 65 μm）的微藻細胞進行了尺寸可調分離。這種微藻分離的尺寸分選技術將為微藻的高產和定向進化提供了技術支持。

審核編輯：劉清