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液滴微流控（八）：如何保證液滴的穩(wěn)定性,？
液滴,，因其微型化及高通量的特性,，已成為一種用于微生物培養(yǎng)的有力工具,，但在液滴中進(jìn)行微生物的長期培養(yǎng)時(shí)，微生物的生長（生長速度及形態(tài)）及其分泌的各種代謝物,，均會(huì)對液滴的穩(wěn)定性造成一定的影響,，可能會(huì)出現(xiàn)液滴“破裂”或者液滴互相融合現(xiàn)象，此外,，部分微生物的生長對微環(huán)境特別敏感,，液滴失去穩(wěn)定性，便意味著我們很有可能獲取到不準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),。因此,，在液滴制備中，我們需要對液滴進(jìn)行“加固”,，常見的一種辦法是加入表面活性劑,，一方面它對多種微生物的具有良好生物相容性，另一方面它能為液滴提供良好的穩(wěn)定性,。
本文通過對比3種不同濃度下的3類表面活性劑的液滴細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),，以液滴穩(wěn)定性和液滴包裹率來評估3種表面活性劑的性能,。
試劑與方法
在Novec HFE7500電子氟化液（3M）中加入dSurf表面活性劑（記為實(shí)驗(yàn)組1）和另外兩種市場已有表面活性劑（分別記為對比組1和對比組2），以作為液滴中的連續(xù)相（油相）,，所加入表面活性劑濃度分別為0.5%,、2%和5%（w/w）。
實(shí)驗(yàn)過程簡述：從健康志愿者皮膚上采集微生物群落（非單一菌株）,，以用于制備液滴,，使用壓力泵（Fluigent，Flow EZ）作為壓力源,，在PDMS液滴芯片上,，以7-10kHz的速率，生成體積為20pl的液滴,，并將液滴收集在37℃的容器中進(jìn)行孵育,，不直接暴露在空氣中。在孵育時(shí)間的第0,、1,、3和7天時(shí)，取顯微鏡下的液滴成像圖片,，以進(jìn)行液滴觀察,。
液滴穩(wěn)定性對比
在液滴剛開始生成時(shí)，3種不同濃度的表面活性劑均能立即穩(wěn)定液滴,，看不出差異,。
上圖中，左,、中,、右三圖分別為使用實(shí)驗(yàn)組1、對比組1和對比組2三種表面活性劑的液滴生成圖,。A,、B、C分別表示表面活性劑的濃度為0.5%,、2%和5%。
在對微生物培養(yǎng)的第0,，1,，3和7天，觀察使用3種表面活性劑在不同濃度下所制備的液滴,，獲取數(shù)據(jù)見下,。
1.下圖為實(shí)驗(yàn)組1的液滴孵育狀況：在表面活性劑濃度為0.5%時(shí)，1天后,，便可觀察到液滴存在融合“變大”的跡象,，而在濃度為2%和5%時(shí),，培養(yǎng)7天后，液滴大小依舊保持均一,，部分液滴顏色加深（微生物培養(yǎng)成功）,，表明液滴穩(wěn)定性良好。
2.下圖為對比組1的液滴孵育狀況：在表面活性劑濃度為0.5%時(shí),，液滴的融合“變大”情況比較明顯,；當(dāng)濃度為2%時(shí)，能觀察到部分液滴的融合“變大”,；當(dāng)濃度為5%時(shí),，培養(yǎng)7天后，液滴大小均一,，部分液滴顏色加深（微生物培養(yǎng)成功）,，表明液滴穩(wěn)定性良好。
3.下圖為對比組2的液滴孵育狀況：在濃度為0.5%時(shí),，明顯可觀察到液滴的融合“變大”現(xiàn)象,；當(dāng)濃度為2%時(shí)，僅出現(xiàn)少量液滴融合“變大”現(xiàn)象,；當(dāng)濃度為5%時(shí),，7天培養(yǎng)中，液滴大小均一,，部分液滴顏色加深（微生物培養(yǎng)成功）,，表明液滴穩(wěn)定性良好。
液滴包裹率對比
對液滴中微生物培養(yǎng)1天后,，開始觀察液滴中的微生物情況,，將含有3個(gè)以上細(xì)胞的液滴記做“已包裹液滴”，每次分析至少分析1000個(gè)液滴,，將得到的液滴包裹率數(shù)據(jù)整理為下圖,。
上圖中，可觀察到使用dSruf表面活性劑制備的液滴,，液滴包裹率高,，在對液滴中微生物培養(yǎng)7天后，包裹率仍在30%以上,。對比組1包裹率低,，尤其當(dāng)對比組1中所用表面活性劑濃度為0.5%時(shí)，液滴乳化失敗,，微生物培養(yǎng)失敗,，包裹率為0。
結(jié)論
油包水型液滴中,，水相中的疏水化合物及微生物的生長,，正是液滴微生物培養(yǎng)所面臨的挑戰(zhàn),，使用表面活性劑，可明顯增強(qiáng)液滴穩(wěn)定性,。
本文數(shù)據(jù)表明,，dSurf表面活性劑在液滴穩(wěn)定性上略勝*，其2%濃度的效果相當(dāng)于對比組5%的效果,，同時(shí)使用dSurf時(shí),，細(xì)胞包裹率高，這可能意味著dSurf具有更好的生物相容性,。