La cytométrie en flux microfluidique permet une intégration élevée du tri cellulaire avec les fonctions analytiques en aval en combinant la technologie microfluidique avec la cytométrie en flux, dont les principes fondamentaux et la mise en œuvre sont les suivants:

I. principe de base: manipulation de précision à micro - échelle

La cytométrie en flux microfluidique utilise des canaux à l'échelle du micron (1 - 1000 μm) pour obtenir une manipulation précise des fluides, combinée à la détection de fluorescence et à la capacité de tri de la cytométrie en flux, pour former un processus intégré "détection - tri - analyse". Ses technologies clés comprennent:

Contrôle laminaire: le fluide à l'intérieur du microcanal est dans un état laminaire (nombre de Reynolds re < 1), la trajectoire du Mouvement cellulaire est stable et prévisible, évitant les perturbations turbulentes dans les méthodes traditionnelles.

Tri activé par fluorescence (FACS): marquage par fluorescence d'antigènes de surface cellulaire ou de substances internes qui, après Excitation Laser, produisent une lumière diffusée et des signaux de fluorescence qui sont convertis en signaux électriques par des Tubes photomultiplicateurs, et identification des cellules cibles après traitement informatique.

Mécanisme de tri physique: en utilisant des propriétés physiques telles que la taille des cellules, la densité, l'élasticité, etc., le tri sans marquage est réalisé par des techniques telles que la matrice de microcolonnes, la focalisation inertielle, les ondes acoustiques de surface (SAW), etc.

II. Intégration fonctionnelle: processus complet du tri à l'analyse

Prétraitement et admission des échantillons

La puce microfluidique intègre des modules fonctionnels tels que la filtration de l'échantillon, la dilution et d'autres, la suspension cellulaire est enveloppée par le flux de gaine pour former un flux à une rangée, entrant dans la zone de détection par haute pression ou entraînement électrodynamique.

Détection et tri à haut débit

Détection de fluorescence: le faisceau laser éclaire verticalement le flux cellulaire, la lumière diffusée reflète le volume cellulaire et l'intensité du signal de fluorescence représente la concentration de l'antigène ou de la substance intranucléaire.

Exécution du tri: en fonction des résultats de la détection, le flux cellulaire est contrôlé par des champs électriques, des pinces optiques, des microvannes PDMS ou des vannes à changement de phase, etc. Par example, la commutation de champ électrique peut dévier les cellules chargées vers différentes cellules de collecte; La technologie de pincement optique permet un positionnement précis à l'échelle micrométrique grâce à la capture et au mouvement laser.

Intégration analytique en aval

Analyse de la déformation en temps réel: module d'imagerie à grande vitesse intégré, prise de vue en temps réel des paramètres tels que la déformation cellulaire, la luminosité, la taille, etc., en combinaison avec le signal de fluorescence pour une analyse multidimensionnelle.

Fonctionnement fermé: l'échantillon est fermé de l'entrée à l'analyse, réduisant la pollution et les erreurs opérationnelles et améliorant la fiabilité des données.

Iii. Avantage technique: haute efficacité, précision, faible coût

Traitement à haut débit: la conception de canaux parallèles matriciels prend en charge le traitement de plus de 50 échantillons par heure et le tri de 10 ⁶ cellules ne prend que 10 minutes.

Haute pureté et récupération: pureté de séparation jusqu'à 95% - 99,9%, récupération supérieure à 90%, rétention de l'activité cellulaire supérieure à 95%.

Faible coût et facilité d'utilisation: la production en série de puces réduit le coût de séparation unique (1 / 5 - 1 / 10 de la méthode traditionnelle), les opérations automatisées réduisent les erreurs artificielles et conviennent à la préparation de cellules de qualité industrielle.

Iv. Scénarios d'application

Détection des cellules tumorales circulantes (ctcs): les ctcs de 20 µm de diamètre sont triés par la technique DLD avec une pureté de plus de 99%.

Immunothérapie cellulaire: trier les cellules T CD8 hautement actives, raccourcir le cycle d'amplification de 2 à 3 jours et réduire les coûts de culture.

Recherche sur les cellules souches: traiter efficacement les échantillons de biopsie à l'état de traces et éviter les échecs expérimentaux dus à une taille d'échantillon insuffisante.