2024.11.20.杜克大学研究团队在《Microsystems & Nanoengineering》上发表研究文章 “Imperceptible augmentation of living systems with organic bioelectronic fibres”，本研究介绍了一种名为PULSE的单细胞水平实验室自动化解决方案，它利用精确超声液体样品喷射技术，将各种实验配置到微尺度试管矩阵中，实现了对单细胞的精确操作和分析。实验室自动化技术推动了生物医学研究，但单细胞水平的自动化解决方案仍稀缺。单细胞作为多组学信息载体，对自动化数据收集意义重大，但现有单细胞工具在自动化、集成和灵活性方面存在不足。本研究提出了一种单细胞级实验室自动化解决方案，该解决方案通过PULSE精确超声液体样品喷射技术，将各种实验配置到标准化的微量试管基质上。PULSE以可编程、可扩展和生物相容性的方式通过声学打印纳米液滴和单个细胞，从而将滴定板转化为微滴阵列。与移液机器人不同，PULSE使研究人员能够使用单个细胞作为锚定点进行生物实验，从而获得更高的分辨率和可能更相关的建模和下游分析数据。研究展示了PULSE通过预分配的液滴可寻址引物进行生物制造、精确设门和确定性阵列条形码的能力。PULSE平台通过在单细胞水平上实现自动化实验来实现精确的动态分析，为研究人员提供了强大的生物医学研究工具。换能器工作原理：速度拟合叉指换能器产生声波，经优化实现高效声学分配，工作频率20.4MHz时，液滴体积动态范围40nL-10.5μL，最大吞吐量 200滴/秒。性能优化与单细胞喷射：优化多项参数确保分配一致性和精度，可实现单细胞纳米滴确定性喷射，控制单个纳米滴中颗粒数量。PULSE可按简单打印逻辑沉积生物墨水，实现细胞簇、球体和水凝胶图案的自动构建，如形成杂交球体、进行细胞1D和2D图案化及构建人工细胞群落，在生物制造相关领域潜力巨大。
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PULSE通过动态液滴沉积将实验测试设计转换为纳米滴像素阵列
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通过PULSE使用可寻址引物对质粒基因进行确定性阵列条形码
文章链接
https://doi.org/10.1038/s41378-024-00798-yZhang, P., Tian, Z., Jin, K. et al. Automating life science labs at the single-cell level through precise ultrasonic liquid sample ejection: PULSE. Microsyst Nanoeng 10, 172 (2024).
