林雪霞,劉 斌,孫向英,林金明
(1.華僑大學(xué) 化工學(xué)院,福建 廈門 361021;2.華僑大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,福建 廈門 361021;3.微量分析測試和儀器研制北京重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,清華大學(xué) 化學(xué)系,北京 100084)
微流控芯片-質(zhì)譜聯(lián)用細(xì)胞分析方法研究進(jìn)展
林雪霞1,劉 斌2,孫向英2,林金明3*
(1.華僑大學(xué) 化工學(xué)院,福建 廈門 361021;2.華僑大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,福建 廈門 361021;3.微量分析測試和儀器研制北京重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,清華大學(xué) 化學(xué)系,北京 100084)
細(xì)胞分析和代謝物分析在生物系統(tǒng)中起著重要的作用。微流控技術(shù)已成為細(xì)胞生物學(xué)研究的一個(gè)重要工具。該文總結(jié)了最近微流控芯片在細(xì)胞和代謝物的分析,尤其是微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用。同時(shí)對微流控芯片上細(xì)胞的生物學(xué)研究提出了見解和看法,希望能對感興趣者提供一些啟發(fā)。
微流控芯片;質(zhì)譜分析;細(xì)胞分析;細(xì)胞代謝物分析
代謝在生物系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。它是生命體得以正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ),為生命體提供了多種生物成分(如蛋白質(zhì),RNA,DNA和細(xì)胞壁),提供了代謝的中間體,也為生命代謝提供了各種各樣的必需品(如ATP的能量釋放),并調(diào)節(jié)和監(jiān)管了細(xì)胞間的信號(hào)通路。通過分析細(xì)胞代謝物,可以了解生物系統(tǒng)中生理和病理下的反應(yīng)機(jī)制以及細(xì)胞間信息的傳遞[1-2]。同時(shí)將細(xì)胞代謝物的分析與細(xì)胞的形態(tài)變化、增殖與遷移相結(jié)合,將為生命活動(dòng)規(guī)律的探索,藥物的篩選,疾病的診斷與治療提供有力的依據(jù)。由于細(xì)胞尺寸微小,難以操縱,且細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)復(fù)雜。另外,由于與疾病相關(guān)的代謝物(如腫瘤標(biāo)志物)在體內(nèi)的含量極低,因此對代謝物的研究需要靈敏度更高、選擇性更好的分析方法。
質(zhì)譜檢測涵蓋了大部分的生物小分子、多肽、蛋白質(zhì)、酶和核酸等,該方法不僅能夠快速地識(shí)別目標(biāo)分子,一次性檢測出多種化合物,而且能夠進(jìn)行代謝物的溯源分析,已發(fā)展成為生物分析中最重要的檢測手段之一[3-4]。 此外,由于細(xì)胞所處體內(nèi)微環(huán)境的變化將引起代謝物種類和含量的變化,甚至引起代謝物的紊亂,而近年快速發(fā)展起來的微流控芯片技術(shù)可以較好地模擬細(xì)胞的生理環(huán)境;同時(shí),微型化的通道不會(huì)過度稀釋細(xì)胞分泌物,是研究細(xì)胞間相互作用以及細(xì)胞藥物代謝和遞送的理想平臺(tái)[5]。本文主要從以下3個(gè)方面介紹了微流控芯片,以及微流控芯片-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在細(xì)胞分析和代謝物分析方面的應(yīng)用和發(fā)展:①微流控芯片上細(xì)胞微環(huán)境的模擬[6];②微流控芯片-質(zhì)譜用于細(xì)胞的藥物代謝分析[7-8];③微流控芯片-質(zhì)譜用于細(xì)胞分泌物如蛋白質(zhì)、生長因子等的分析[9]。
1.1 微流控芯片上細(xì)胞微環(huán)境的模擬
微流控芯片(Microfluidic chip)又稱微全分析系統(tǒng)或芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab on a chip,LOC),在20世紀(jì)90年代初首次被提出,是指在一塊幾平方厘米(甚至更小)的芯片上可以集成或基本集成化學(xué)和生物等領(lǐng)域所涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測等基本操作單元,以微通道形成網(wǎng)絡(luò),貫穿整個(gè)系統(tǒng),用以取代常規(guī)化學(xué)或生物實(shí)驗(yàn)室的各種功能的一種技術(shù)平臺(tái)[10]。與傳統(tǒng)的培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)皿以及孔板用于細(xì)胞培養(yǎng)相比,微流控芯片用于細(xì)胞培養(yǎng)具有明顯的優(yōu)勢。芯片設(shè)計(jì)的自由性為細(xì)胞微環(huán)境的模擬提供了良好的工具。
圖1 微流控技術(shù)用于細(xì)胞微環(huán)境的模擬[14,16]Fig.1 The application of microfluidic technology for simulation of cell microenvironment[14,16]
細(xì)胞在體內(nèi)并不是單獨(dú)存在的,而是與周圍的環(huán)境互為一體。細(xì)胞的遷移、分化、增殖和凋亡等行為與機(jī)體生命活動(dòng)中的胚胎發(fā)育、免疫防御、損傷修復(fù)、血管新生以及腫瘤轉(zhuǎn)移等許多重要生理和病理過程密切相關(guān)。而細(xì)胞的這些行為在很大程度上受到其所處微環(huán)境的調(diào)控。胞外基質(zhì)的理化性質(zhì)、周圍細(xì)胞的生長情況、各種生化因子的濃度及濃度梯度以及細(xì)胞所受應(yīng)力均會(huì)對細(xì)胞活動(dòng)產(chǎn)生影響。因此,微流控芯片上細(xì)胞微環(huán)境需要包含上述生物化學(xué)微環(huán)境和生物物理微環(huán)境。為了模擬體內(nèi)生化因子的濃度梯度,研究者們在微流控芯片上從最初簡單的T型梯度發(fā)生器[11],發(fā)展到樹狀梯度發(fā)生器[10],以及后來衍生出的一系列濃度梯度發(fā)生器[12]。研究者通過設(shè)計(jì)不同的通道長度和利用PDMS的微透氣性獲得了不同含量溶解氧。同時(shí),將兩種不同的細(xì)胞共培養(yǎng)在一個(gè)芯片,通過對細(xì)胞代謝物的分析研究不同氧含量在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用。細(xì)胞外基質(zhì)的模擬,主要以兩種方式進(jìn)行:一種是將多種細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng),來達(dá)到模擬體內(nèi)基質(zhì)的目的,如魏慧斌等[13]通過對芯片進(jìn)行設(shè)計(jì),將PC12細(xì)胞和GH3 細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng),通過利用ESI-Mass對多巴胺刺激下的代謝產(chǎn)物進(jìn)行監(jiān)測,考察了細(xì)胞與細(xì)胞間的信號(hào)通路以及藥物遞送的情況。介明沙等[14]通過設(shè)計(jì)多層通道,在芯片上進(jìn)行了3種細(xì)胞的共培養(yǎng),并通過質(zhì)譜對藥物代謝的產(chǎn)物進(jìn)行分析,模擬了藥物在體內(nèi)的經(jīng)過肝代謝、腸吸收后作用于腦腫瘤部位(圖1A)。另一種方法是利用各種不同的膠如瓊脂糖、聚乙二醇、海藻酸鈉等材料合成的基質(zhì)膠來模擬體外基質(zhì)的軟硬度,如吳靜等[15]利用瓊脂糖,水凝膠模擬細(xì)胞體內(nèi)的基質(zhì),將細(xì)胞培養(yǎng)在特殊設(shè)計(jì)的芯片上,很好地實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞的3D培養(yǎng),構(gòu)建了體內(nèi)微血管結(jié)構(gòu),并實(shí)現(xiàn)了量子點(diǎn)對細(xì)胞毒性的分析。此外,為了更接近體內(nèi)的基質(zhì),最近研究者常利用各種膠來模擬周邊基質(zhì)的軟硬度,同時(shí)將多種細(xì)胞共培養(yǎng),以此達(dá)到不僅維持自身正常的生理活動(dòng),而且增加細(xì)胞間的相互作用、細(xì)胞與微環(huán)境間營養(yǎng)物質(zhì)交換和相互作用等,從而實(shí)現(xiàn)體內(nèi)微環(huán)境的模擬。陳秋水等[16]利用海藻酸鈉與鈣離子的交聯(lián)合成對溫度、酸度響應(yīng)的膠,并利用這種合成的膠實(shí)現(xiàn)了肝細(xì)胞HepG2和纖維細(xì)胞NIH-3T3的三維共培養(yǎng),以模擬小鼠的肝器官(圖1B)。Taubenberger等[17]則通過合成聚乙二醇高聚物水凝膠,采用MALDI-TOF對合成膠的性質(zhì)進(jìn)行考察,并利用合成的水凝膠實(shí)現(xiàn)了乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)和人前列腺癌細(xì)胞(PC-3,LNCaP)的三維共培養(yǎng),以及腫瘤血管新生、腫瘤浸潤等過程的研究。
1.2 微流控芯片-質(zhì)譜用于細(xì)胞的藥物代謝分析
圖2 微流控芯片-質(zhì)譜聯(lián)用用于細(xì)胞的分析[18]Fig.2 Microfluidic technology with mass spectrometry for cell analysis[18]
隨著分析技術(shù)手段的不斷進(jìn)步以及微流控技術(shù)的發(fā)展,采用微流控芯片對細(xì)胞代謝物的分析應(yīng)用,已由最初的已知或特定的一種或幾種目標(biāo)分子的檢測,逐漸發(fā)展到對未知物的識(shí)別和判斷以及后來的定性定量分析。分析手段也不再僅僅依賴紫外可見光、熒光和電化學(xué)檢測技術(shù),質(zhì)譜、表面增強(qiáng)拉曼以及核磁共振等檢測技術(shù)也得到了快速發(fā)展。而質(zhì)譜檢測由于能夠同時(shí)進(jìn)行多種化合物的定性和定量分析,被廣泛地用于細(xì)胞代謝物的分析。結(jié)合微流控芯片的不斷發(fā)展,微流控芯片與質(zhì)譜技術(shù)的聯(lián)用使從分子層面上解析細(xì)胞的生化信息轉(zhuǎn)化和調(diào)控成為可能。陳秋水等[18]通過在芯片上集成多個(gè)功能單元,如培養(yǎng)細(xì)胞,藥物刺激,并集成了固相萃取小柱對細(xì)胞的藥物代謝產(chǎn)物進(jìn)行富集,在線洗脫后用ESI-Q-TOF質(zhì)譜進(jìn)行檢測,建立了用于藥物篩選的良好的芯片-質(zhì)譜聯(lián)用平臺(tái)(圖2)。同時(shí),針對質(zhì)譜檢測只能半定量的缺點(diǎn),該作者還發(fā)展了同位素內(nèi)標(biāo)法,擴(kuò)大了芯片上質(zhì)譜檢測的線性范圍,提高了線性指數(shù),真正實(shí)現(xiàn)了芯片-質(zhì)譜聯(lián)用對細(xì)胞代謝物的定性、定量檢測。
理論上,微流控芯片-質(zhì)譜技術(shù)能夠很好地實(shí)現(xiàn)高通量分析,但是高通量的質(zhì)譜進(jìn)樣是目前微流控芯片-質(zhì)譜發(fā)展的一個(gè)重要難點(diǎn)。為了在質(zhì)譜上實(shí)現(xiàn)多種樣品的自動(dòng)進(jìn)樣和分析。林金明課題組[19-21]引進(jìn)了Inkjet噴墨技術(shù),將微流控芯片與Inkjet噴墨裝置相結(jié)合(圖3A),并將芯片通道上的樣品引入到噴墨設(shè)備的多個(gè)通道中,然后通過電腦軟件控制噴墨通道的順序和時(shí)間實(shí)現(xiàn)多個(gè)樣品的快速分析。陳鳳明等[19]利用此技術(shù)結(jié)合毛細(xì)管電泳分離技術(shù)對細(xì)胞和基質(zhì)進(jìn)行了初步分離,最后通過ESI-TOF質(zhì)譜技術(shù)對細(xì)胞的脂質(zhì)進(jìn)行分析(圖3B)。但該裝置需將噴墨設(shè)備與芯片通道進(jìn)行實(shí)時(shí)連接,容易出現(xiàn)漏液、堵塞等現(xiàn)象。為了改善這種現(xiàn)象,林金明課題組[22]發(fā)展了一種間歇式質(zhì)譜進(jìn)樣裝置,即在每個(gè)通道上分別組裝上一個(gè)接觸采樣口,通過控制采樣順序進(jìn)行樣品的質(zhì)譜進(jìn)樣和分析,以用于蛋白質(zhì)間相互作用的研究(圖4)。此裝置的發(fā)展不僅解決了多個(gè)通道樣品快速以及順序分析的問題,還可與質(zhì)譜檢測器實(shí)現(xiàn)良好銜接,以用于代謝物的分析。此技術(shù)通過將質(zhì)譜的進(jìn)樣接口與芯片的通道集成在一個(gè)芯片上,相比于噴墨技術(shù),該技術(shù)減少了芯片通道與噴墨裝置的連接,從而減少了連接口可能帶來的堵塞、漏液等現(xiàn)象。劉武等[23]利用此技術(shù)檢測了不同細(xì)胞的乳酸外排,以及在缺氧條件下連續(xù)監(jiān)測藥物α-氰-4-羥基肉桂酸二乙胺鹽對不同的細(xì)胞種類乳酸外排的抑制,從而考察了藥物的效用。因此,在芯片-質(zhì)譜中引入接觸采樣口,不僅可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,還可以進(jìn)行細(xì)胞代謝物的檢測以及細(xì)胞藥物的篩選。
圖3 Inkjet 噴墨進(jìn)樣技術(shù)與質(zhì)譜聯(lián)用用于細(xì)胞在微流控芯片上的分析[19-21]Fig.3 Inkjet technology and mass spectrometry for cell analysis based on microfluidic chip[19-21]
圖4 多通道微流控芯片-質(zhì)譜聯(lián)用用于蛋白質(zhì)間相互作用的研究[23]Fig.4 Online multi-channel microfluidic chip-mass spectrometry and its application for quantifying non-covalent protein-protein interaction[23]
1.3 微流控芯片-質(zhì)譜用于細(xì)胞分泌物的分析
對細(xì)胞代謝物的分析,可以了解生物系統(tǒng)在生理和病理下的反應(yīng)機(jī)制以及細(xì)胞間信息的傳遞。同時(shí),將細(xì)胞代謝物的分析與細(xì)胞的形態(tài)變化、增殖與遷移的觀察相結(jié)合,將有助于人們探索生命活動(dòng)規(guī)律,從而為疾病的診斷與治療提供有力的依據(jù)。由于質(zhì)譜所具有的高通量、高分辨的優(yōu)秀性能,因此,常將此技術(shù)用于各種已知和未知物的檢測。將高分辨的質(zhì)譜與微流控芯片的分離功能相結(jié)合用于細(xì)胞代謝物中細(xì)胞因子等分泌物的分析,不僅有利于腫瘤標(biāo)志物的查找和建立,也有利于對疾病治療進(jìn)程的監(jiān)控。 Fortier等[24]在芯片上集成模擬納米液相色譜用于細(xì)胞分泌物的分離以及電裂解后,通過質(zhì)譜對分泌物中的蛋白質(zhì)進(jìn)行高分辨檢測。最終實(shí)現(xiàn)了將所建立的方法用于鼠血漿樣品中胰島素生長因子的分析以及相關(guān)標(biāo)志物的鑒別。Konry等[25]利用液滴微流控芯片技術(shù)實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞分泌物中白介素10(IL-10)的分析,并監(jiān)測了 CD4+和CD25+調(diào)控下單細(xì)胞分泌物中白介素10(IL-10)的分泌。但由于與疾病相關(guān)的代謝物含量很少,即使采用高靈敏的質(zhì)譜,也很難能夠?qū)Φ拓S度的蛋白質(zhì)、生長因子等分泌物進(jìn)行分析。因此,靈敏度問題仍然是細(xì)胞水平的代謝物分析的難點(diǎn)。何子怡等[26]為了降低分析的檢測限,將質(zhì)譜技術(shù)與寡核苷酸的放大技術(shù)聯(lián)用。此技術(shù)主要通過在抗體尾部結(jié)合一段寡核苷酸。當(dāng)抗體與目標(biāo)物結(jié)合后,尾部的寡核苷酸也被固定在目標(biāo)物上。此時(shí),再利用滾環(huán)擴(kuò)增技術(shù)對連接的寡核苷酸進(jìn)行拷貝。最后,利用MADLI-Mass對拷貝的寡核苷酸進(jìn)行檢測,從而實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞表面糖蛋白的高靈敏分析(圖5)。
圖5 寡核苷酸和質(zhì)譜聯(lián)用用于細(xì)胞表面蛋白質(zhì)的分析[26]Fig.5 Assay of cell surface protein based on oligonucleotide and mass spectrometry technologies[26]
微流控芯片-質(zhì)譜技術(shù)用于細(xì)胞和細(xì)胞代謝物的分析具有多種顯著的優(yōu)勢,也有其獨(dú)特之處。首先,從微流控芯片方面考慮,在細(xì)胞微環(huán)境的模擬中,雖然微流控芯片能夠進(jìn)行一些生理環(huán)境的模擬,但是由于對于細(xì)胞所處的體內(nèi)真正的生理環(huán)境還不夠清楚,使得模擬的微環(huán)境仍需不斷的完善。其次,芯片制作的材料和不同材料的接觸面和比表面積[27],微量的細(xì)胞培養(yǎng)基以及不同條件下細(xì)胞的培養(yǎng),培養(yǎng)基的更換方式等均將影響細(xì)胞的生長及代謝[28-30]。傳統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)裝置材料一般是聚苯乙烯材料。而目前芯片制作的主要材料是PDMS。據(jù)報(bào)道,細(xì)胞在PDMS制備的微流控芯片裝置上培養(yǎng)時(shí),細(xì)胞的黏附力和增殖與傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法有較大的不同。對于成纖維細(xì)胞3T3而言,未處理的PDMS將降低細(xì)胞的黏附力,促進(jìn)細(xì)胞死亡[31]。表面積與細(xì)胞培養(yǎng)基的體積比值(Surface area-to-volume,SA/V)的改變也將影響細(xì)胞的生長[32-34],如傳統(tǒng)的96孔板的SA/V大約為0.5 mm2/μL,而微流控芯片的SA/V則高達(dá)30 mm2/μL[35]。SA/V的急劇變化將極大地影響細(xì)胞的行為和生長。如果再次提高此比例,則將影響到細(xì)胞的代謝、凋亡等基本功能。此外,與傳統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)方式相比,微流控芯片上培養(yǎng)的細(xì)胞所感受到的氧含量[36-37]、滲透壓[38-39]、pH值[40-41]以及營養(yǎng)消耗的速度[42-43]均可能不同。而這些微流控芯片的設(shè)計(jì)以及大量參數(shù)變化(如培養(yǎng)材料的變化、系統(tǒng)的透氣性等)可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞在微流控芯片裝置中的特殊反應(yīng)[44-45],從而影響到細(xì)胞的各種行為。另外,在芯片上進(jìn)行細(xì)胞的流動(dòng)培養(yǎng)時(shí),流體的剪切力對細(xì)胞和細(xì)胞代謝物的影響也需要加以關(guān)注[46-48]。
在質(zhì)譜檢測方面,細(xì)胞產(chǎn)生的小分子代謝產(chǎn)物(<500 Da)有可能吸附在PDMS上,從而導(dǎo)致含量的降低,增加了質(zhì)譜檢測的難度,同時(shí)這些吸附的產(chǎn)物還可能會(huì)進(jìn)一步影響到細(xì)胞的生長和凋亡、分化等[49-51]。其次,將微流控芯片用于細(xì)胞生理環(huán)境的模擬,增加了樣品的基質(zhì),這也將給質(zhì)譜分析帶來新的挑戰(zhàn),對質(zhì)譜的分辨率和靈敏度提出更高的要求。最后,在芯片-質(zhì)譜聯(lián)用中,由于質(zhì)譜檢測范圍的限制,常需要對小分子和大分子的代謝物分離后進(jìn)行檢測,而無法一次完成檢測。因此,需要發(fā)展檢測范圍更寬、靈敏度更高的質(zhì)譜檢測技術(shù)用于細(xì)胞和細(xì)胞代謝物的分析。
由于微流控裝置具有設(shè)計(jì)靈活,易于微型化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn),微流控芯片的細(xì)胞和代謝物分析已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)展,為細(xì)胞生物學(xué)以及細(xì)胞生物化學(xué)等研究提供了新的思路。而質(zhì)譜優(yōu)異的定性功能和多組分分析,使得細(xì)胞的分析得到更快速的發(fā)展。微流控芯片-質(zhì)譜聯(lián)用在細(xì)胞研究中的應(yīng)用仍然吸引著眾多研究者的關(guān)注。我們相信隨著微流控芯片中細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的逐漸成熟,用于細(xì)胞研究的標(biāo)準(zhǔn)化微流控芯片設(shè)計(jì)和制備將逐步實(shí)現(xiàn)。同時(shí),新的芯片設(shè)計(jì)將更加簡單有效。其次,為了獲得更加可靠的細(xì)胞研究數(shù)據(jù),微流控芯片上進(jìn)行體內(nèi)微環(huán)境的模擬將得到更加快速的發(fā)展,各種不同的信號(hào)通路將得到更加深入的研究。而能反映細(xì)胞或組織在生理或病理下特定響應(yīng)的細(xì)胞代謝物分析,將獲得人們越來越多的關(guān)注。因此,雖然將微流控芯片-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)用于細(xì)胞的研究仍存在一些挑戰(zhàn),但其相對于傳統(tǒng)細(xì)胞生物學(xué)研究的優(yōu)勢,使其仍將繼續(xù)得到更加深入的開發(fā)與研究,并被真正地應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、制藥研究、藥物發(fā)現(xiàn)和臨床診斷等方面。
[1] Bruggeman F J,Westerhoff H V.TrendsMicrobiol.,2007,15:45-50.
[2] De Preter V.MethodsMol.Boil.(Clifton,N.J.),2015,1277:245-255.
[3] Li H F,Zhang Y,Lin J M.Sci.ChinaChem.(中國科學(xué):化學(xué)),2014,44 :777-783.
[4] Wu J,He Z,Chen Q S,Lin J M.Trac-Trend.Anal.Chem.,2016,80:213-231.
[5] Lin X X,Sun X Y,Luo S D,Liu B,Yang C X.Trac-Trend.Anal.Chem.,2016,80:132-148.
[6] Zhang Q,Liu T J,Qin J H.LabChip,2012,12:2837-2842.
[7] Mao S F,Zhang J,Li H F,Lin J M.Anal.Chem.,2012,85:868-876.
[8] Mao S F,Gao D,Liu W,Wei H B,Lin J M.LabChip,2012,12:219-226.
[9] He X W,Chen Q S,Zhang Y D,Lin J M.Trac-TrendAnal.Chem.,2014,53:84-97.
[10] Hung P J,Lee P J,Sabounchi P,Lin R,Lee L P.Biotechnol.Bioeng.,2005,89:1-8.
[11] Kamholz A E,Weigl B H,F(xiàn)inlayson B A,Yager P.Anal.Chem.,1999,71:5340-5347.
[12] Velve-Casquillas G,Le Berre M,Piel M,Tran P T.NanoToday,2010,5:28-47.
[13] Wei H B,Li H F,Mao S F,Lin J M.Anal.Chem.,2011,83:9306-9313.
[14] Jie M S,Li H F,Lin L,Zhang J,Lin J M.RSCAdv.,2016,6:54564-54572.
[15] Wu J,Chen Q S,Liu W,Zhang Y D,Lin J M.LabChip,2012,12:3474-3480.
[16] Chen Q S,Utech S,Chen D,Prodanovic R,Lin J M,Weitz D A.LabChip,2016,16:1346-1349.
[17] Taubenberger A V,Bray L J,Hallera B,Shaposhnykov A,Binner M,F(xiàn)reudenberg U,Guck J,Werner C.ActaBiomater.,2016,36:73-85.
[18] Chen Q S,Wu J,Zhang Y D,Lin J M.Anal.Chem.,2012,84:1695-1701.
[19] Chen F M,Lin L,Zhang J,He Z Y,Uchiyama K,Lin J M.Anal.Chem.,2016,88:4354-4360.
[20] Chen F M,Mao S F,Zeng H L,Xue S H,Yang J M,Nakajima H,Lin J M,Uchiyama K.Anal.Chem.,2013,85:7413-7418.
[21] Chen F M,Lin Z,Zheng Y Z,Zeng H L,Nakajima H,Uchiyama K,Lin J M.Anal.Chim.A,2012,739:77-82.
[22] Liu W,Chen Q S,Lin X X,Lin J M.Analyst,2015,140:1551-1554.
[23] Liu W,Lin J M.ACSSensor,2016,1:344-347.
[24] Fortier M H,Bonneil E,Goodley P,Thibault P.Anal.Chem.,2005,77:1631-1640.
[25] Konry T,Dominguez-Villar M,Baecher-Allan C,Hafler D A,Yarmush M L.Biosens.Bioelectron.,2011,26:2707-2710.
[26] He Z Y,Chen Q S,Chen F M,Zhang J,Li H F,Lin J M.Chem.Sci.,2016,7:5448-5452.
[27] Sackmann E K,F(xiàn)ulton A L,Beebe D J.Nature,2014,507:181-189.
[28] Tseng P,Judy J W,Di Carlo D.Nat.Methods,2012,9:1113-1119.
[29] Ramadan Q,Jafarpoorchekab H,Huang C,Silacci P,Carrara S,Koklü G,Ghaye J,Ramsden J,Ruffert C,Vergeres G,Gijs M A M.LabChip,2013,13:196-203.
[30] Su X J,Theberge A B,January C T,Beebe D J.Anal.Chem.,2013,85:1562-1570.
[31] Lee J N,Jiang X,Ryan D,Whitesides G M.Langmuir,2004,20:11684-11691.
[32] Paguirigan A L,Beebe D J.Integr.Biol.,2009,1:182-195.
[33] Atencia J,Beebe D J.Nature,2005,437:648-655.
[34] El-Ali J,Sorger P K,Jensen K F.Nature,2006,442:403-411.
[35] Halldorsson S,Lucumi E,Gómez-Sj?berg R,F(xiàn)leming R M.Biosens.Bioelectron.,2015,63:218-231.
[36] Mehta G,Mehta K,Sud D,Song J W,Bersano-Begey T,F(xiàn)utai N,HeoY S,Mycek M A,Linderman J J,Takayama S.Biomed.Microdevices,2007,9:123-134.
[37] Dittrich P S,Manz A.Nat.Rev.DrugDiscov.,2006,5:210-218.
[38] Takano A,Tanaka M,F(xiàn)utai N.Microfluid.Nanofluid.,2012,12:907-915.
[39] Jang K J,Suh K Y.LabChip,2010,10:36-42.
[40] Magnusson E B,Halldorsson S,F(xiàn)leming R M,Leosson K.Biomed.Opt.Express,2013,4:1749-1758.
[41] Weltin A,Slotwinski K,Kieninger J,Moser I,Jobst G,Wego M,Ehret R,Urbana G A.LabChip,2014,14:138-146.
[42] Mehling M,Tay S.Curr.Opin.Biotechnol.,2014,25:95-102.
[43] Wang B L,Ghaderi A,Zhou H,Agresti J,Weitz D A,F(xiàn)ink G R,Stephanopoulos G.Nat.Biotechnol.,2014,32:473-478.
[44] Shiwa T,Uchida H,Tsukada K.Am.J.Biomed.Eng.,2012,2:175-180.
[45] Funamoto K,Zervantonakis I K,Liu Y,Ochs C J,Kim C,Kamm R D.LabChip,2012,12:4855-4863.
[46] Soe A K,Nahavandi S,Khoshmanesh K.Biosens.Bioelectron.,2012,35:1-13.
[47] Vedel S,Tay S,Johnston D M,Bruus H,Quake S R P.Natl.Acad.Sci.,2013,110:129-134.
[48] Robertson G,Bushell T J,Zagnoni M.Integr.Biol.,2014,6:636-644.
[49] Regehr K J,Domenech M,Koepsel J T,Carver K C C,Ellison-Zelski S J,Murphy W L,Schuler L A,Alarid E T,Beebea D J.LabChip,2009,9:2132-2139.
[50] Lee W C,Lim C H Y,Shi H,Tang L A L,Wang Y,Lim C T,Lim C T,Loh K P.ACSNano,2011,5:7334-7341.
[51] Jabart E,Rangarajan S,Lieu C,Hack J,Conboy I,Sohn L L.Microfluid.Nanofluid.,2015,18:955-966.
Recent Advances of Microfluidic Technology Coupled with Mass Spectrometry in Cell Analysis
LIN Xue-xia1,LIU Bin2,SUN Xiang-ying2,LIN Jin-ming3﹡
(1.College of Chemical Engineering,Huaqiao University,Xiamen 361021,China;2.College of Materials Science and Engineering,Huaqiao University,Xiamen 361021,China;3.Department of Chemistry,Beijing Key Laboratory of Microanalytical Methods and Instrumentation,Tsinghua University,Beijing 100084,China)
Analyses of cell and cell metabolites are important in biological systems.Microfluidic technology is a powerful tool for their studies.In this paper,the recent advances of microfluidic technology,especially its combination with mass spectrometry in cell analysis and cell metabolite's assay,are summarized.Some insights for researchers interested in developing novel,robust microfluidic platforms for cell-biology research,are provided.
microfluidic chip;mass spectrometry;cell analysis;cell metabolite assay
2016-09-21;
2016-10-07
國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81373373,21575044,21621003);福建省自然科學(xué)基金(2015J01054,2016J01062);華僑大學(xué)科學(xué)資助項(xiàng)目(15BS407)
10.3969/j.issn.1004-4957.2017.02.005
O657.63
A
1004-4957(2017)02-0184-06
*通訊作者:林金明,教授,研究方向:微流控芯片-質(zhì)譜聯(lián)用細(xì)胞代謝物分析,Tel:010-62792343,E-mail:jmlin@mail.tsinghua.edu.cn