近期，中国科学院青岛生物能源与过程研究所马波研究员团队开发了一种基于液滴自发荧光特性差异的低成本、无标记微型集成微流控平台，用于微生物生长表型筛选。相关研究以“Label-free droplet-based bacterial growth phenotype screening by a mini integrated microfluidic platform”为题目，发表在期刊《Sensors and Actuators B: Chemical》上。

本文要点：

1、本研究基于微生物在液滴内的自发荧光，开发了一种低成本、非标记的液滴微流控筛选平台，可实现微生物生长表型的高通量筛选。

2、该平台将主要功能集成在一个盒子中，液滴穿过检测区域，并通过插入特制芯片中的光纤将光信号直接传输到光电倍增管（PMT）。

3、在优化芯片结构和参数后，首先验证了该平台的细菌自动计数能力。然后，在电压放大器的支持下，该平台成功实现了对液滴中培养细菌的无标记计数和分选。

4、此外，还利用该平台自动确定液滴中微生物菌株的生长表型，并筛选出快速生长的细菌。

5、这种无需标记的液滴平台为快速微生物生长表型筛选提供了自动化方法，可进一步应用于高质量工业菌株筛选、抗生素耐药性和定向进化等领域。

全文总结/概括：

本研究构建的微型集成微流控平台有哪些优势和潜在的应用场景？

优势：

1、低成本和无需标记：平台的开发成本较低，且无需对细菌进行荧光标记，简化了实验流程并降低了成本。

2、集成化设计：主要功能集成在一个盒子内，便于携带和操作，提高了系统的便携性和用户友好性。

3、自动化操作：从细菌计数到液滴分选的全自动化流程，减少了人工操作的需要，提高了实验效率和重复性。

4、高通量筛选：能够快速处理大量样本，适合于高通量筛选应用。

5、灵活性和扩展性：该设计可与其他微流控设备配合使用，为未来的功能扩展和应用开发提供了可能。

潜在应用：

1、工业菌株筛选：用于快速筛选具有特定生长特性的工业微生物菌株，加速工业发酵和生产过程。

2、抗生素抗性测试：筛选具有抗生素抗性的细菌，有助于新抗生素的开发和现有抗生素的耐药性研究。

3、酶定向进化：通过筛选具有改进催化性能的酶变体，促进生物催化和合成途径的优化。

4、微生物群落分析：在环境或临床样本中，快速识别和分析不同微生物的生长特性和多样性。

5、药物筛选：用于药物效果的快速评估，特别是在细胞水平的药物反应研究。

6、单细胞分析：深入理解单细胞水平上的生物学过程，推动合成生物学和系统生物学的研究。

图1.用于微生物生长表型筛选的微流控平台概述。

图2.系统设置示意图。

图3.用于微生物生长表型筛选的微流控平台图像。

图4.用于液滴检测的微流控平台的计数部分的评估。

图5.基于该系统的大肠杆菌筛选。

图6.液滴中微生物菌株的无标记细菌生长表型筛选。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.133691