一种快速生长微藻藻株高通量筛选系统和方法与流程

文档序号:11808227阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种快速生长微藻藻株高通量筛选系统,其特征在于,包括:

单分散单细胞包裹单元(A),用于驱动含分散于凝胶培养基中的细胞/颗粒在其中的凝胶液滴单细胞包裹芯片(2)中流动,通过含表面活性剂的油相剪切作用使分散相细胞液被挤压形成单分散单细胞液滴,并通过微管导出凝胶液滴于EP管(3)并冷凝成单细胞凝胶微球;

中间处理单元,用于对单细胞凝胶微球进行增殖,并经浓缩使单细胞凝胶微球在显微镜观察下呈堆叠状态,将浓缩后的单细胞凝胶微球分散于黄原胶中;

再注入分选单元(B),用于对所需突变体进行筛选分离。

2.根据权利要求1所述的一种快速生长微藻藻株高通量筛选系统,其特征在于,所述单分散单细胞包裹单元(A)包括:

第一微量进样器(1),为两个,其中一个用于驱动含凝胶的培养液形成的分散相液体,另一个用于驱动油相和表面活性剂混合形成的连续相液体,通过微管分别连接凝胶液滴单细胞包裹芯片(2)的两个入口;

凝胶液滴单细胞包裹芯片(2),用于通过其中的微通道生成微藻凝胶构成的单分散单细胞液滴;

EP管(3),通过微管将凝胶液滴单细胞包裹芯片(2)出口的单分散单细胞液滴导入到EP管(3)中;

冰水浴(4),用于对置于其中的EP管(3)进行冷凝处理。

3.根据权利要求2所述的一种快速生长微藻藻株高通量筛选系统,其特征在于,所述凝胶液滴单细胞包裹芯片(2)由上下两层PDMS基片键合而成,内部包括宽100~200um,深30~70um的微通道网络,该微通道网络的入口包括含表面活性剂的油相进样口(9)和含凝胶培养基的藻液进样口(10),含表面活性剂的油相进样口(9)连通一个环状通道,并在所述环状通道的另一端与含凝胶培养基的藻液进样口(10)所连通的通道汇合于单细胞单分散液滴包裹产生通道(11),并引出一条通道连通道收集出口(12)。

4.根据权利要求1所述的一种快速生长微藻藻株高通量筛选系统,其特征 在于,所述再注入分选单元(B)包括:

第二微量进样器(5),为三个,其中一个用于驱动分散相的分散于黄原胶中的单细胞凝胶微球,第二个用于驱动连续相的PBST,第三个用于驱动连续相的侧流PBST,通过微管分别连接再注入分选微流控芯片(6)的三个入口;

再注入分选微流控芯片(6),用于通过其中的微通道收集凝胶微球;

电磁阀(7),连接再注入分选微流控芯片(6),用于在再注入分选微流控芯片(6)的微通道中产生瞬时吸力;

图像采集单元(8),用于筛选过程的图像采集。

5.根据权利要求4所述的一种快速生长微藻藻株高通量筛选系统,其特征在于,所述再注入分选微流控芯片(6)由上下两层PDMS基片键合而成,内部包括宽100~150um,深80~150um的微通道网络,该微通道网络的入口包括PBST水相进样口(13)、增殖后凝胶微球进样口(14)和侧流水相入口(15),PBST水相进样口(13)连通一个环状通道,并在所述环状通道的另一端与增殖后凝胶微球进样口(14)所连通的通道汇合,汇合后引出的通道与分选通道(17)连通,分选通道(17)还连通侧流水相入口(15)、电磁阀连通通道(16)、废液口(18)和收集通道口(19),所述电磁阀连通通道(16)用于在电电磁阀(7)开启的瞬间使凝胶微球在吸力的作用下流向收集通道(19),所述废液口(18)和收集通道口(19)所在的通道之间有细小的连通通道。

6.一种快速生长微藻藻株高通量筛选方法,其特征在于,包括以下步骤:

单细胞凝胶液滴包裹生成阶段:通过第一微量进样器(1)将含凝胶的培养液形成的分散相液体,和油相和表面活性剂混合形成的连续相液体驱动到凝胶液滴单细胞包裹芯片(2)中,生成单分散单细胞液滴;

离线收集培养阶段:通过微管使凝胶液滴单细胞包裹芯片(2)的收集出口(12)与置于冰水浴(4)中的EP管(3)连通,使单分散单细胞液滴导出至EP管(3)中;并进行后处理,使处理完毕的凝胶微球重新分散于微藻培养基中,并置于微量培养瓶于恒温培养箱进行培养;

离线培养过程监测阶段:隔时采样,通过随机取样对微量培养瓶中的凝胶微球进行数据采集,并对有微藻细胞增殖的凝胶放大图片进行数据处理,以完成在单细胞水平的微藻生长监测;

凝胶微球的再注入及分选阶段:对收集培养完毕的凝胶微球做中间处理并作为分散相,以PBST作为连续相,通过第二微量进样器(5)的驱动,使凝胶微球和PBST分别注入对应微通道,凝胶微球在连续相作用下在再注入分选微流控芯片(6)的微通道内有序流动,有序流动的凝胶微球经过分选通道(17)时,通过图像采集系统(8)对凝胶微球进行逐一识别判定,当某凝胶微球为所需生长表型时,开启电磁阀(7),使凝胶微球在瞬时吸力作用下流向收集通道口(19)。

7.根据权利要求6所述的一种快速生长微藻藻株高通量筛选方法,其特征在于,所述单细胞凝胶液滴包裹生成阶段包括以下步骤:

1)将微藻细胞洗涤,并用含凝胶的培养液调至OD值为0.5~0.8,形成悬浮成液分散相,油相和表面活性剂混合形成连续相;

2)将分散相液体驱动到经含凝胶培养基的藻液进样口(10),将连续相液体驱动到含表面活性剂的油相进样口(9),在凝胶液滴单细胞包裹芯片(2)中的微通道中,连续生成微藻凝胶微液滴,部分液滴中包裹不超过一个微生物细胞;

3)通过凝胶液滴单细胞包裹芯片(2)流体聚焦结构剪切形成单分散单细胞液滴。

8.根据权利要求6所述的一种快速生长微藻藻株高通量筛选方法,其特征在于,所述后处理具体为:从单细胞单分散包裹芯片收集出的凝胶微球用冰水浴进行固化1-3小时,固化完成后,使用细胞过滤器除去凝胶微球外层的油相。

9.根据权利要求6所述的一种快速生长微藻藻株高通量筛选方法,其特征在于,所述中间处理具体为:将收集培养完毕的凝胶微球浓缩至在显微镜下呈堆叠状态的浓度,并混悬于黄原胶中。

10.根据权利要求6所述的一种快速生长微藻藻株高通量筛选方法,其特 征在于,所述分选通道(17)连通侧流水相口(15),在侧流水相作用下,默认分选通道(17)中的液体流向废液通道(18)。

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