用壓力泵實時檢測細胞增殖（培養(yǎng)）

這是微納立方第28篇微流控推文

咱做細胞增殖檢測，有計數(shù)法、染色法……但很多方法都只能檢測一個時間點，就是說只能看到細胞增殖的結(jié)果，而不清楚過程，并且往往需要額外的儀器和試劑。這次和你分享一個不一樣的視角，用壓力泵去實時檢測細胞增殖，這個實驗由康比涅技術(shù)大學(xué) (UTC)的一個生物工程實驗室完成。

實驗比較簡單：用1個壓力泵往1塊細胞培養(yǎng)芯片里泵入培養(yǎng)基（5組采用同款芯片，且均含流量計）。

老規(guī)矩，咱先來看一組實驗數(shù)據(jù)，下圖里的縱坐標(biāo)是壓力泵的輸出壓力，橫坐標(biāo)是芯片里的細胞數(shù)。

圖里值得說的是3個顏色區(qū)域的點：

綠色點位，設(shè)置恒定流量10μL/min，這時微流控芯片里還沒有細胞。

藍色點位，芯片里有細胞貼壁了，恒流模式使得所需壓力增大。

紅色點位，養(yǎng)了3天的細胞，細胞增殖數(shù)目變多，恒流所需壓力更大。

圖中藍色虛線是擬合出的壓力和細胞數(shù)的線性函數(shù)——到這你可能看不下去了，就這么點數(shù)據(jù)還擬合函數(shù)？有沒有點數(shù)學(xué)常識？但事實上，這個函數(shù)的樣子，正好符合了數(shù)學(xué)公式：微流控芯片里流道的流量=壓力/流阻（Q=△P/R），Q表示流量，△P表示壓力，R表示流阻。

如果細胞正常增殖，細胞數(shù)增多了，會造成芯片內(nèi)流道變窄，肯定會導(dǎo)致流阻變大（流阻R與h^3*w成反比，h和w分別為芯片流道道的高和寬，點這看流阻是怎么計算的），為了滿足咱設(shè)定的10μL/min的流量，壓力泵的輸出壓力一定會增大。就是說，恒流模式下，細胞正常增殖，流阻變大，壓力泵輸出壓力就應(yīng)該變大，如果壓力不變或者縮?。毎粵_走），反而是問題。

所以重要的不是擬合出什么樣的函數(shù)，而是這個函數(shù)要符合壓力和細胞數(shù)的正相關(guān)關(guān)系，就是說這個函數(shù)上某個點的斜率，一定得是正的，不然細胞增殖就有問題。也許在你的實驗里，它就變成了個指數(shù)函數(shù)（有點夸張了，如果壓力像指數(shù)函數(shù)那樣增加，一定是發(fā)生堵塞了）。

你可能覺得檢測要精準，不能這樣看大概，但做一次細胞增殖（培養(yǎng)）動不動就好幾天，等做完才發(fā)現(xiàn)問題，浪費時間還耽誤進度，而這個辦法，只需要你看一眼壓力泵的輸出壓力。就像是如果你發(fā)燒了，一定要去醫(yī)院讓醫(yī)生來告訴你嗎？自己摸摸額頭也能知道。

P.s. 以上說的細胞增殖為理想情況，如果染菌，菌類生長也會讓壓力變大。

最后附上這個實驗的配置：法國Fluigent的壓力泵Flow EZ和流量計，加細胞培養(yǎng)芯片、細胞系和培養(yǎng)基，以及連接配件。

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如何計算微流控系統(tǒng)里的流阻？

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