中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院微納米工程實(shí)驗(yàn)室在單顆粒/細(xì)胞捕獲研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。他們提出使用實(shí)時(shí)飛秒激光雙光子光刻技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了單顆粒或細(xì)胞的捕獲，該技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)可控多顆粒或細(xì)胞團(tuán)簇的實(shí)時(shí)捕獲，用于細(xì)胞通訊或顆粒之間的相互作用研究，有望極大地推動(dòng)細(xì)胞捕獲研究領(lǐng)域的發(fā)展。研究成果日前發(fā)表在微流控領(lǐng)域國際期刊《芯片實(shí)驗(yàn)室》上，并被選為封面，同時(shí)被《自然·光子學(xué)》刊發(fā)。

在單細(xì)胞分析研究中，捕獲目標(biāo)細(xì)胞是實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞分析的第一步。微流控芯片具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法所不具備的一些優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛研究并應(yīng)用于單細(xì)胞捕獲領(lǐng)域中。其中，基于微流控的捕獲陣列方法是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞或者顆粒捕獲分離最簡單、最常用的方法。然而，目前的微捕獲陣列面臨著幾個(gè)難題：首先是極低的捕獲效率（低于10%）；其次是無法實(shí)現(xiàn)針對(duì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)尺寸和幾何結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)可調(diào)控性；再者，同時(shí)捕獲可控的顆粒團(tuán)簇很難實(shí)現(xiàn)。

研究團(tuán)隊(duì)首先設(shè)計(jì)制造了一定高度的微流控芯片，向芯片中通入包含有目標(biāo)微顆粒或細(xì)胞的光刻膠或水凝膠；通過圖像實(shí)時(shí)觀測(cè)篩選目標(biāo)顆粒，然后快速控制液體停流；使用飛秒激光在目標(biāo)顆粒或細(xì)胞周圍加工微柱陣列；最后洗掉光刻膠或水凝膠，得到目標(biāo)結(jié)構(gòu)用于后續(xù)單細(xì)胞分析。單細(xì)胞或顆粒的捕獲效率接近100%，且捕獲目標(biāo)的幾何尺寸和形狀實(shí)時(shí)可調(diào)，另外還可以實(shí)現(xiàn)可控?cái)?shù)目的顆粒團(tuán)簇的捕獲。

《自然·光子學(xué)》雜志副主編NoriakiHoriuchi在news&views專欄評(píng)述該項(xiàng)工作：該研究組提出了一個(gè)新的捕獲策略——實(shí)時(shí)流體控制的飛秒激光雙光子光刻技術(shù)，該技術(shù)能夠有效在原位捕獲目標(biāo)顆粒；該工作相比于傳統(tǒng)的微捕獲陣列方法，具有很多優(yōu)點(diǎn)：首先，捕獲效率大幅度提升，接近100%，且單細(xì)胞捕獲時(shí)間僅僅為400ms；其次，可以根據(jù)目標(biāo)顆粒/細(xì)胞的尺寸和幾何形狀實(shí)時(shí)調(diào)控捕獲結(jié)構(gòu)，從而提高了該方法在多種細(xì)胞中捕獲目標(biāo)細(xì)胞的精確度；最后，該方法可以實(shí)現(xiàn)任意的單細(xì)胞捕獲圖案以及可控團(tuán)簇細(xì)胞或顆粒的捕獲；該技術(shù)有望在單細(xì)胞分析、光流體以及細(xì)胞計(jì)數(shù)領(lǐng)域中獲得應(yīng)用。