微流控芯片在单细胞测序样品制备中的应用

微流控芯片技术是生物医学应用领域的新兴工具。微流控芯片包括一组刻在不同材料（玻璃、硅或聚合物，如聚二甲基硅氧烷或PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA）上的凹槽或微通道。形成微流体芯片的微通道彼此互连以获得期望的结果。这种被捕获到微流体芯片中的微通道组织通过穿透芯片的输入和输出与外部相关联，作为宏观世界和微观世界之间的界面。在泵和芯片的帮助下，微流体芯片有助于确定微流体的行为变化。在芯片内部，有微流体通道，可以处理流体，例如混合和物理化学反应。微流控芯片有许多兴趣点，包括较少的时间和试剂利用率，除此之外，它还可以同时执行许多活动。芯片的缩小尺寸随着表面积的增加而固定了反应。它被用于不同的生物医学应用，如食品安全传感、肽分析、组织工程、医学诊断、DNA纯化、PCR活性、妊娠和葡萄糖估计。在本篇文章中，讨论了单细胞测序芯片的设计及单细胞测序应用。

微流体技术是一个快速发展的科学领域，其特点是具有一系列微域效应。该技术已在从微阵列到细胞生物物理学的各种基于应用的领域中找到了一席之地。这些系统的尺寸范围基本为10–100µm。它也被称为“芯片实验室”技术。微流体技术习惯于配置微型设备，精确控制所含流体的物理化学反应。这些芯片具有紧凑的尺寸，这反过来又增加了表面积，导致高传质和高分析通量。该技术进一步降低了对样品和试剂的要求，实现了多路复用和高通量筛选。特征性地刻在硅或聚合物层上的凹槽或微通道是专门设计的，以实现有效的混合。用于制备芯片的常见制造材料是聚二甲基硅氧烷（PDMS）、硅、玻璃、石英、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。芯片包含试剂入口、样品入口、阀门、凹槽或微通道、排水系统和传感器部件。从入口注入试剂和样品进行评估。微通道内的流体流动由阀门调节。流体流经不同的微流体流，即开放式微流体、连续流、基于液滴的、基于数字的、基于纸基的。从排水系统中，废料被清空，传感器协助评估结果。

单细胞测序（SCS）是揭示肿瘤遗传和功能异质性的重要工具，为癌症的克隆进化、微环境、耐药性和转移进展提供了独特的见解。微流体是许多SCS技术和工作流程的关键组成部分，在吞吐量、经济性和自动化方面具有优势。

大多数传统的细胞阵列技术是2D细胞培养系统，其不能复制任何细胞或组织的体内微环境。为了准确研究细胞的正常生长、迁移和模式，3D细胞培养技术是首选。为了提供体内研究参数的准确信息，微流控芯片与3D细胞培养技术相结合。这可以提供用于药物筛选目的的3D组织模型。目前，微流体设备用于体外研究以测试抗癌药物，因为这些设备能够形成肿瘤球体。它们还可以控制肿瘤球体大小的均匀性。徐等介绍了一种集成三维共培养的微流控芯片的设计，用于抗癌药物的药敏测试。他们在精确复制肿瘤微环境系统的3D培养物中培养了癌症组织。后来根据梯度浓度发生器（CGG）引入了抗癌药物。该系统还能够筛选所测试的各种抗癌药物的敏感性。用聚二甲基硅氧烷（PDMS）聚合物设计并制备了微流控三维共培养芯片。微通道是通过光刻工艺雕刻的。芯片连接到注射泵以操纵芯片内液体的行进。该芯片由一个储存器、一个浓度梯度发生器和三个细胞培养室组成。CGG包括从其中插入药物的上游药物输入装置和从其中注射培养基的下游培养基输入装置，所述下游培养基进一步连接到细胞培养室。两种输入在混合微通道处混合，以保持相等的流速。在这种设计的帮助下，可以培养不同的细胞和药物，并对任何疾病条件进行测试。