将单细胞反应规模缩小至纳升水平对于最大限度地降低污染风险、提高反应效率和降低成本至关重要。中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心的研究人员开发了一种离心驱动系统，可在单细胞分析中精确操纵纳升液体，适用于常规生物实验室。
该系统被称为离心驱动纳米液体移液系统(CNPS)，为微流体技术提供了一种低成本且易于使用的替代方案，并显着提高了单细胞基因组测序的覆盖范围和均匀性。
研究结果发表在《传感器和执行器 B：化学》杂志上。
该研究的第一作者、单细胞中心李春雨教授表示：“它在细胞表型评估、蛋白质组学、基因组扩增和测序文库构建等应用中发挥着至关重要的作用。”纳升级别。
目前构建用于单细胞全基因组多次置换扩增的纳升反应器的方法主要依赖于基于微阀的微流体装置、微孔和基于液滴的微流体。
“这些方法面临着微流控的制造和操作、高设备成本以及对专业技能的需求方面的挑战，”李说。
此外，获取纳升体积样品进行后续分析的问题(称为“世界到”接口困境)继续阻碍这些平台。
为了解决这些问题，研究人员推出了一种突破性的解决方案——使用标准熔融石英毛细管和 96/384 PCR 板的低成本、DIY CNPS。 “该系统利用毛细管作用进行自发采样，并利用离心力将测量的液体从毛细管转移到孔板中。”该研究的共同通讯作者、单细胞中心马波教授说。
以酿酒酵母、大肠杆菌和表皮葡萄球菌为模具，CNPS 的映射读数平均覆盖率分别为 95.23%、95.15% 和 80.94%，与液滴微流控平台相当。
该系统比现有纳升体积液体处理平台具有显着优势。首先，它消除了对微流体技术的依赖，无需特殊培训即可在任何生物实验室中进行组装。其次，封闭的 PCR 管或板可最大程度地减少微量液体蒸发并减少污染。最后，从 CNPS(纳升)到传统手持式移液器(微升或毫升)的无缝过渡连接了微观和宏观世界。
下一阶段，研究人员将利用拉曼激活单细胞分选和测序以及单细胞微滴分选系统等先进工具，在96孔PCR板中自动分离单细胞。然后，他们将使用 CNPS 系统有效地批量添加裂解和 DNA 扩增试剂。这一过程将实现纳米级单细胞基因组的经济高效的并行扩增。
“CNPS作为单细胞分析的强大平台具有广阔的潜力，涵盖单细胞分离、培养以及全面的单细胞组学分析等任务，”单细胞中心负责人徐健教授说中心。