細(xì)胞外囊泡作為細(xì)胞間通訊的關(guān)鍵介質(zhì)，其研究長期面臨分離困難、功能分析技術(shù)復(fù)雜等挑戰(zhàn)。液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)為此提供了創(chuàng)新的研究范式。通過將單個(gè)分泌細(xì)胞封裝在液滴內(nèi)，可以將其分泌的囊泡限制在微小的封閉空間中進(jìn)行累積和富集，避免了傳統(tǒng)培養(yǎng)上清中囊泡被稀釋的問題。隨后，可...

在園藝植物育種領(lǐng)域，ARTP技術(shù)為無性繁殖物種的改良開辟了新途徑。以馬鈴薯塊莖為例，研究人員針對(duì)芽眼部位進(jìn)行定向等離子體處理，成功誘導(dǎo)出高淀粉含量、抗晚疫病的新種質(zhì)。與傳統(tǒng)化學(xué)誘變相比，這種方法不會(huì)在組織中殘留有害物質(zhì)，且突變頻率提高約40%。處理過程中，通過...

ARTP技術(shù)與現(xiàn)代篩選技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用明顯提高了育種效率。將ARTP誘變與微流控分選、熒光細(xì)胞分選（FACS）等先進(jìn)篩選技術(shù)聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)了從海量突變庫中快速識(shí)別目標(biāo)菌株。在酶制劑生產(chǎn)菌選育中，通過建立基于熒光底物的高通量篩選方法，能夠在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成數(shù)萬株突變體的初...

藥用植物細(xì)胞培養(yǎng)領(lǐng)域，ARTP技術(shù)有效提升了次生代謝產(chǎn)物產(chǎn)量。在人參皂苷生產(chǎn)細(xì)胞系開發(fā)中，研究者利用低溫等離子體處理懸浮細(xì)胞團(tuán)，通過單細(xì)胞克隆技術(shù)篩選獲得高產(chǎn)突變系。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，細(xì)胞存活率控制在60%-70%時(shí)，突變系皂苷含量達(dá)到干重的3.8%，較初始提高1...

液滴培養(yǎng)組學(xué)與單細(xì)胞測序技術(shù)的融合，正在重塑微生物功能表型與基因型關(guān)聯(lián)研究的新范式。傳統(tǒng)批量培養(yǎng)方法只能獲得群體平均化的數(shù)據(jù)，完全掩蓋了細(xì)胞間的異質(zhì)性。而液滴系統(tǒng)通過將單個(gè)微生物細(xì)胞與特定的底物或探針共同包裹，可以在長達(dá)數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天的培養(yǎng)過程中，...

ARTP技術(shù)在塊根類作物育種中取得成效。以甘薯塊根為材料，通過等離子體處理其芽原基，成功誘導(dǎo)出高β-胡蘿卜素含量的突變體。技術(shù)人員開發(fā)了特殊的樣品固定裝置，確保等離子體能夠精確作用于芽原基的分生組織。處理后的塊根在育苗過程中表現(xiàn)出豐富的性狀變異，經(jīng)過兩代篩選即...

對(duì)于組織樣本等具有復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的生物學(xué)材料，液滴培養(yǎng)組學(xué)技術(shù)可以輔助進(jìn)行空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)的樣本預(yù)處理與條形碼標(biāo)記。通過將組織消化后獲得的單細(xì)胞或細(xì)胞核懸液與帶有對(duì)應(yīng)空間位置編碼序列的微珠共同封裝在液滴中，在液滴內(nèi)完成mRNA的捕獲并被打上位置標(biāo)簽，從而在后續(xù)的單細(xì)...

基于液滴的數(shù)字PCR與定量培養(yǎng)技術(shù)相結(jié)合，為微生物學(xué)提供了定量的強(qiáng)大工具。在微生物生態(tài)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測和臨床診斷中，精確測定樣品中特定微生物的活菌濃度至關(guān)重要。傳統(tǒng)的菌落形成單位計(jì)數(shù)法不僅耗時(shí)長達(dá)數(shù)天，且精度有限，尤其對(duì)于生長緩慢或需求苛刻的微生物。液...

環(huán)境中存在大量具有特定金屬抗性或轉(zhuǎn)化能力的微生物，它們?cè)谥亟饘傥廴局卫砗拖∮薪饘倩厥辗矫婢哂袘?yīng)用前景。液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)為研究這些微生物及其代謝機(jī)制提供了高通量平臺(tái)。該系統(tǒng)可以在液滴中添加不同種類和濃度的重金屬離子（如砷、鎘、汞、硒），從而高通量地篩選出具有耐受...

在藥用植物育種方面，ARTP技術(shù)為有效成分含量提升提供了有效手段。以靈芝菌絲體為研究對(duì)象，通過等離子體誘變選育出的新高產(chǎn)菌株，其多糖含量較原始菌株提高2.3倍。這種增產(chǎn)效應(yīng)主要源于等離子體對(duì)次級(jí)代謝通路關(guān)鍵酶基因的定向修飾。技術(shù)人員開發(fā)了低溫等離子體處理工藝，...

干細(xì)胞生物學(xué)研究的關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于精確控制其自我更新與定向分化。液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)可以用于大規(guī)模篩選能夠維持干細(xì)胞多能性、或誘導(dǎo)其高效、均一地分化為特定功能細(xì)胞類型的培養(yǎng)條件、細(xì)胞因子組合及小分子化合物。將干細(xì)胞分散到液滴中，并施加成千上萬種不同的誘導(dǎo)條件，進(jìn)而通過...

環(huán)境中存在大量具有特定金屬抗性或轉(zhuǎn)化能力的微生物，它們?cè)谥亟饘傥廴局卫砗拖∮薪饘倩厥辗矫婢哂袘?yīng)用前景。液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)為研究這些微生物及其代謝機(jī)制提供了高通量平臺(tái)。該系統(tǒng)可以在液滴中添加不同種類和濃度的重金屬離子（如砷、鎘、汞、硒），從而高通量地篩選出具有耐受...

在代謝產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)與作用機(jī)制研究這一傳統(tǒng)領(lǐng)域，液滴培養(yǎng)組學(xué)帶來了顛覆性的創(chuàng)新思路。面對(duì)病原微生物耐藥性日益嚴(yán)峻的全球挑戰(zhàn)，從復(fù)雜環(huán)境樣本或合成化合物庫中快速篩選新型代謝產(chǎn)物變得至關(guān)重要。液滴系統(tǒng)通過將單個(gè)環(huán)境微生物（如土壤細(xì)菌）與報(bào)告病原菌共同包裹在微...

病原體-宿主相互作用研究借助液滴共培養(yǎng)系統(tǒng)取得了重要進(jìn)展。理解病原體如何與宿主細(xì)胞相互作用是傳染病防治的基礎(chǔ)，但傳統(tǒng)細(xì)胞培養(yǎng)模型難以在單細(xì)胞水平解析這種動(dòng)態(tài)過程。液滴微流控技術(shù)允許將單個(gè)病原體與單個(gè)宿主細(xì)胞共同封裝在微滴中，創(chuàng)建高度標(biāo)準(zhǔn)化的影響單元...

在腫瘤免疫***研發(fā)方面，液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)為篩選高親和力、高特異性的T細(xì)胞受體或CAR結(jié)構(gòu)提供了強(qiáng)大工具。通過將候選T細(xì)胞與表面展示有特定**抗原的靶細(xì)胞共同包裹在同一個(gè)液滴內(nèi)，可以創(chuàng)建一個(gè)微型的“免疫突觸”模擬環(huán)境。利用延時(shí)活細(xì)胞成像或終點(diǎn)熒光檢測技術(shù)，可以...

在腫瘤免疫***研發(fā)方面，液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)為篩選高親和力、高特異性的T細(xì)胞受體或CAR結(jié)構(gòu)提供了強(qiáng)大工具。通過將候選T細(xì)胞與表面展示有特定**抗原的靶細(xì)胞共同包裹在同一個(gè)液滴內(nèi)，可以創(chuàng)建一個(gè)微型的“免疫突觸”模擬環(huán)境。利用延時(shí)活細(xì)胞成像或終點(diǎn)熒光檢測技術(shù)，可以...

環(huán)境中微生物之間的相互作用網(wǎng)絡(luò)極其復(fù)雜，深刻影響著生態(tài)系統(tǒng)的功能和穩(wěn)定性。液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)以其獨(dú)特的隔離和并行分析能力，成為解析這種復(fù)雜互作關(guān)系的理想工具。研究人員可以精確控制地將兩種或多種不同的微生物按照特定比例封裝在同一個(gè)液滴中，從而構(gòu)建一個(gè)簡...

液滴微流控與單細(xì)胞基因組學(xué)的結(jié)合極大推進(jìn)了微生物暗物質(zhì)的研究進(jìn)程。自然界中絕大多數(shù)微生物難以通過傳統(tǒng)方法培養(yǎng)，限制了人類對(duì)微生物多樣性及其功能的認(rèn)識(shí)。液滴封裝技術(shù)通過模擬微生物的自然生存環(huán)境，為這些難培養(yǎng)微生物提供了生長機(jī)會(huì)。研究人員可以設(shè)計(jì)不同的...

液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)的未來演進(jìn)方向是邁向更高度的集成化和自動(dòng)化，即實(shí)現(xiàn)真正的“芯片實(shí)驗(yàn)室”。這意味著將細(xì)胞捕獲與封裝、培養(yǎng)環(huán)境動(dòng)態(tài)調(diào)控、多步試劑添加、時(shí)序性刺激施加、多模態(tài)檢測以及功能性分選等多個(gè)操作單元，全部微縮并無縫集成到一張精密的微流控芯片上。這種一體化設(shè)計(jì)...

液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)以液滴微流控技術(shù)為關(guān)鍵支撐，通過精密微通道設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)微生物或細(xì)胞的單顆粒封裝與精確操控，其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)包含液滴生成、操控、培養(yǎng)與分析四大模塊。在液滴生成環(huán)節(jié)，系統(tǒng)可通過微流控芯片以高達(dá) 20000 Hz 的頻率生成體積均一的皮升 / 微升級(jí)液滴，...

液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)在微生物互作網(wǎng)絡(luò)研究中展現(xiàn)出獨(dú)特價(jià)值。通過精確控制不同微生物物種在液滴中的初始比例，可以構(gòu)建簡化的微生物群落模型，研究物種間的相互作用關(guān)系。利用多色熒光標(biāo)記技術(shù)，能夠同時(shí)監(jiān)測多個(gè)物種在液滴內(nèi)的種群動(dòng)態(tài)。這種方法特別適用于研究不可培養(yǎng)...

合成生物學(xué)領(lǐng)域利用液滴培養(yǎng)系統(tǒng)進(jìn)行基因電路功能的表征與優(yōu)化。合成生物學(xué)家設(shè)計(jì)構(gòu)建的遺傳電路在導(dǎo)入宿主細(xì)胞后常表現(xiàn)出明顯的細(xì)胞間變異，這給電路功能的可靠實(shí)現(xiàn)帶來挑戰(zhàn)。液滴微流控提供了一種高通量單細(xì)胞分析平臺(tái)，能夠在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中對(duì)數(shù)千個(gè)攜帶遺傳電路的細(xì)胞...

環(huán)境中存在大量具有特定金屬抗性或轉(zhuǎn)化能力的微生物，它們?cè)谥亟饘傥廴局卫砗拖∮薪饘倩厥辗矫婢哂袘?yīng)用前景。液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)為研究這些微生物及其代謝機(jī)制提供了高通量平臺(tái)。該系統(tǒng)可以在液滴中添加不同種類和濃度的重金屬離子（如砷、鎘、汞、硒），從而高通量地篩選出具有耐受...

液滴微流控系統(tǒng)為研究微生物的群體感應(yīng)現(xiàn)象提供了新的技術(shù)平臺(tái)。通過精確控制液滴中微生物的初始接種密度，可以研究不同細(xì)胞密度下群體感應(yīng)系統(tǒng)的閾值。系統(tǒng)還能夠構(gòu)建簡單的微生物共培養(yǎng)體系，研究不同物種間的信號(hào)分子交流。利用熒光報(bào)告系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測液滴內(nèi)群體感應(yīng)相關(guān)基...

在合成微生物群落構(gòu)建領(lǐng)域，液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)充當(dāng)了“組裝平臺(tái)”。合成生物學(xué)旨在設(shè)計(jì)并構(gòu)建具有特定功能的人工微生物群落，這要求能夠精確控制群落初始的物種組成、比例以及空間結(jié)構(gòu)。液滴微流控技術(shù)通過多級(jí)液滴生成與融合策略，可以像“搭積木”一樣，將不同物種的微生物按照預(yù)...

土壤環(huán)境中蘊(yùn)藏著極為豐富的微生物資源，其多樣性遠(yuǎn)超其他生境，是環(huán)境資源挖掘的主要目標(biāo)。液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)為解鎖這一“黑色寶箱”提供了工具。傳統(tǒng)培養(yǎng)方法難以模擬土壤微環(huán)境的復(fù)雜性，導(dǎo)致絕大多數(shù)土壤微生物處于“微生物暗物質(zhì)”狀態(tài)。而液滴微流控技術(shù)能夠?qū)?..

液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)以液滴微流控技術(shù)為關(guān)鍵支撐，通過精密微通道設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)微生物或細(xì)胞的單顆粒封裝與精確操控，其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)包含液滴生成、操控、培養(yǎng)與分析四大模塊。在液滴生成環(huán)節(jié)，系統(tǒng)可通過微流控芯片以高達(dá) 20000 Hz 的頻率生成體積均一的皮升 / 微升級(jí)液滴，...

液滴微流控平臺(tái)為研究微生物的合成生物學(xué)應(yīng)用提供了新的工具。通過將遺傳工程改造的微生物細(xì)胞封裝在液滴中，可以高通量篩選具有理想特性的工程菌株。系統(tǒng)特別適用于研究合成基因回路的功能，因?yàn)橐旱蔚姆忾]環(huán)境避免了細(xì)胞間相互干擾。利用熒光報(bào)告基因，可以定量表征基因回路的動(dòng)...

微流控技術(shù)作為單細(xì)胞操控的工具，在全自動(dòng)單克隆挑取系統(tǒng)中正引發(fā)新一輪的進(jìn)步。傳統(tǒng)有限稀釋法步驟繁瑣、效率低下且克隆性難以保證，而基于微滴微流控的“單細(xì)胞-微滴”包裹策略則完美解決了這些痛點(diǎn)。該系統(tǒng)通過精密設(shè)計(jì)的芯片通道將細(xì)胞懸液與油相流體混合，在剪...

微生物液滴培養(yǎng)系統(tǒng)在工業(yè)微生物育種中發(fā)揮著越來越重要的作用。通過將誘變后的微生物細(xì)胞封裝在液滴中進(jìn)行培養(yǎng)，可以高通量篩選具有優(yōu)良性狀的突變株。系統(tǒng)通常與熒光液滴分選技術(shù)結(jié)合，根據(jù)目標(biāo)代謝物的產(chǎn)量或底物利用效率對(duì)液滴進(jìn)行分選。例如，在產(chǎn)酶菌種篩選中，...