单细胞捕获意味着空间分离单个细胞从细胞悬液。这是单细胞分析的第一步,这意味着分析如单个细胞的代谢组学或转录组内容。有几种方法可以实现单细胞捕获但交替的一个方法是利用表面润湿性的疏水性和-philic区域。
超疏水表面的一个定义特征是极低水粘连。这是最常见的特点是要么接触角测角术(前进和后退接触角是非常高和磁滞很低)或滑动角测量(滑动角非常低)。固体表面光滑,最高的氟化表面接触角通常观察到化学反应但即使这些只是约120°,这对于superhydrophobicity是不够的。这样做的原因是表面之间的范德华相互作用和水。Superhydrophobicity基于地形戏法:粗糙表面的疏水性表面化学留下一个空立体复合界面自毛细管压力阻止了粗糙度完全润湿。
这种复合界面的空气分数低得多比固体部分与水的相互作用,因此导致更高的接触角,减少粘连,超疏水表面。分数可以很容易地> 90%。
原则上Superhydrophilic表面更容易因为许多高极性或带电表面化学反应已经接近0°前进接触角。这些极端高能表面有缺陷,他们往往很不稳定,例如,由于其高吸附大气中的污染物的潜力。粗糙度可以用来提高固有的略少的润湿性和superhydrophilic表面由亲水性表面化学反应这种技术可以更稳定。
润湿性取决于地形和表面化学。因此,要创建的区域不同的润湿性有三种选择:1。模式的地形,2。化学模式,和3。模式两种,分别或同时。其中的首选模式只有地形往往是有限的接触角范围内可实现的,而化学模式,尤其是在粗糙的地形,可以给整个范围从0°到接近180°。模式的方法有很多,包括光刻、激光加工、印刷技术。
在最近出版[1],我们使用一个数组superhydrophilic微粒的超疏水背景获取单个细胞的细胞悬液。
对于这个应用程序,我们需要10µm决议,极端superhydrophobicity superhydrophilicity和谦虚。我们的解决方案是使用黑色硅之外由氟聚合物薄膜涂层的超疏水表面,并通过氧等离子体表面光滑硅hydrophilized superhydrophilic表面。地形模式和表面化学模式是由光学光刻(一层抵抗蒙面首先之外形成和后来的氧等离子体处理)。
单细胞捕获可以基于泊松稀释(处理适当低量和浓度存在统计上只有一个细胞)或大小排斥(利用结构的尺寸,只有一个细胞可以放入一个陷阱)。在这两种情况下,这些方法通常是基于微流体和制造技术,这使得大小排斥和大规模并行捕获1000年代通常所需的细胞。
捕获方法在我们的工作[1]是基于细胞悬液液滴拖整个superhydrophilic /超疏水数组。它只留下小液滴在superhydrophilic地区。这些水滴的大小优化这两个细胞无法容纳。这个机制利用superhydrophilic的基本性质和超疏水表面。水的粘附到superhydrophilic点足够高留下滴,即使这意味着创建新的空气界面。另一方面,水的粘附到superhydrophilic领域是如此之低,我们得到个人和孤立的水滴,不杂散滴目的以外的数组。
通过这种方法,我们能够陷阱和分离人外周血单核细胞。我们的优化设计有28 000点/ cm2,我们能够实现10% - 30%的单细胞的入住率只有约1%的点包含一个以上的细胞。
听到更多关于单细胞捕获和润湿性如何被利用来实现,看下面的网络研讨会。
