第七届微流控芯片高端论坛在大连开幕

仪器信息网讯 2019年11月23日，第七届微流控芯片高端论坛在大连中科院大连化学物理研究所开幕。高端论坛由中科院大连化学物理研究所和中国生物检测监测产业技术创新战略联盟主办，中科院大连化学物理研究所承办，大连理工大学、大连医科大学和仪器信息网共同协办。本届高端论坛为期两天，即11月23日~11月24日，论坛定位为小型、高端，共吸引250余名来自化学、医学、力学、工程学、生物学、材料学、光学等领域专家、学者参会。与会学者就微流控芯片核心技术的研发在器官芯片、单细胞分析及POCT等领域中的应用做了充分深入的交流。

大会现场

大连化物所科技处曹恒副处长致辞

大会开幕式由大连化学物理研究所科技处副处长曹恒作大会致辞。曹恒处长表示大连化物所创建于1949年，是一个基础研究与应用研究并重、应用研究与技术转化相结合的综合性研究所。大连化物所造就了若干享誉国内外的科学家及大批高素质研究和技术人才，先后有20位科学家当选为两院院士。分析化学是大连化物所的传统优势学科领域。曹恒处长回顾了大连化物所的发展历程和产业化进程，并对林炳承研究员团队在微流控芯片研究领域取得的成果做了高度评价。微流控芯片应用领域很宽，有望在精准医学、个性化医疗、药物筛选等多个领域实现重大突破。最后曹恒处长号召相关学者加强合作，共同推动微流控芯片技术及其在重大领域的科学研究与应用发展。

在论坛开幕式上，由林炳承、罗勇、刘婷姣和陆瑶共同撰写的重磅新书《器官芯片》正式发布。科学出版社化学分社社长杨震、中科院大连化物所林炳承分别做了介绍说明。

 杨震 科学出版社

杨震表示，器官芯片则被世界经济论坛评为2016年世界十大新兴技术之一。国内外已经有很多关于微流控芯片的书籍，但是至今尚未见到器官芯片的相关书籍。国外图书网站关于器官芯片的内容也寥寥无几。作为该领域的第一本中文专著，《器官芯片》一书对这个重要的新兴学科做了全面详实的介绍。他表示希望这部著作会对我国器官芯片研究、医药和其他产业的发展起到极大推动作用。 

林炳承 中科院大连化学物理研究所

林炳承教授谈了他撰写《器官芯片》一书的体会。林教授表示在世界范围内，器官芯片研究工作尚处于起步，产业化刚刚开始，所以现阶段一个突出任务是让更多人了解“器官芯片”这个领域，并参与有关研究、创新。大连化物所团队进行微流控芯片研究已有20年，经过难以忘却的风风雨雨，但无悔无怨。林教授表示，开展微流控芯片研究和撰写《器官芯片》一书，是一件对国民经济的产业转型和可持续发展具有战略意义的大事，对本书出版感到非常欣慰。

本次论坛分大会报告和分会场报告，论坛第一天，9位专家作了精彩生动的大会报告。

林炳承 中科院大连化学物理研究所

报告主题：《器官芯片及其微环境》

林炳承首先介绍了大连微流控芯片团队已经完成或者正在进行的器官芯片及其微环境的研究工作，包括器官芯片、器官芯片系统、肿瘤芯片、3D打印芯片等。然后对团队成员的相关研究方向，如用微流控芯片对单细胞蛋白分析、单细胞外囊泡分泌物多路表征、单细胞外囊泡的多指标分析、电润湿和数字液滴芯片、基于大规模有源矩阵芯片的仪器构建、数字微流控液滴芯片的研制、微流控数字液滴中央处理器的研制、数字微流控芯片自动单细胞阵列处理与染色、基于器官芯片肾小球的高血压肾病研究等工作作了简要介绍。

林金明 清华大学化学系

报告主题：《微流控质谱联用单细胞分析方法研究》

细胞是生物结构和功能的基本单位，细胞研究是生命科学的基础。大多数真核细胞一生都是单一的个体，但是在进化的过程中，他们已经可以互相关联并密切合作形成组织、器官甚至整个植物或者动物。然而，即使在相同的培养条件下，同源细胞在单细胞层面上也会具有形态、基因表达水平、以及生长特性上的差别，这种差别叫做细胞的异质性。了解单细胞之间的异质性对于细胞内生命过程的机理解释具有重要的作用。微流体技术以其微尺度通道和灵活的设计，在细胞研究领域得到广泛应用。林教授团队将操控单细胞的微流控平台与质谱仪结合，使得细胞经过微流控平台分选分离成单细胞后可以直接进入质谱检测，省去对细胞样品处理的中间环节。同时利用电喷雾质谱对细胞膜表面磷脂和蛋白进行原位分析，通过对获得的质谱数据进行指纹分析和聚类，可以区分出肿瘤单细胞在亚种群上的差异。由于本方法的测试灵敏度已经可以达到单细胞级别，可以进而研究细胞在药物作用下的代谢状况，在药物筛选及重大疾病研究等领域有良好的应用前景。

方群 浙江大学化学系微分析系统研究所

报告主题：《基于序控液滴技术的集成化微流控分析系统》

2013 年，方群教授研究组发展了基于序控液滴阵列（Sequential Operation Droplet Array, SODA）的微流控液滴操纵新方法，能自动地完成对超微量（pL-nL）液滴的多步复杂操控，包括液滴的生成、融合、分裂、定位、迁移和分选等。在此基础上，方教授建立了一系列SODA 系统，并应用于超微量高通量筛选、单分子数字PCR 分析、单细胞分析、微量细胞实验等。最近，方教授采用将序控液滴技术与核酸分析技术相结合，发展了一种能够自动化实现核酸分析全过程的集成化仪器，可自动完成样品引入、核酸提取、逆转录-扩增、样品分配、双波长实时荧光定量分析等功能。该核酸分析系统被应用于人类咽拭子中8种流感病原体的鉴别，获得了与胶体金法一致的结果。

魏巍 Institute for Systems Biology/UCLA

报告主题：《Single-cell functional multi-omics for cancer systems biology》

在过去的十年中，单细胞组学技术蓬勃发展，加深了研究人员对癌症中细胞异质性的理解。魏巍教授介绍了单细胞多组学的技术进展，重点分析具有关键功能的生物分子(蛋白质和代谢物)。魏教授还举例说明了如何通过单细胞多组学分析确定重要亚群，以及识别可能导致治疗耐药性的表观遗传重编程或信号网络重连的早期特征。动力学单细胞多组学方法用于标记药物诱导的细胞状态转变。此外，魏教授还讨论了药物诱导的表型可塑性癌细胞的状态发展轨迹。

黄岩谊 北京大学

报告主题：《信息理论用于DNA 测序的错误纠正》

黄岩谊教授团队发展了一种全新概念的测序方法—纠错编码测序法（简称ECC 测序法），该方法采取一种独特的边合成边测序（SBS）策略，利用多轮测序过程中产生的简并序列间的信息冗余，大幅度增加了测序精度。通过全新设计的特殊测序反应底物，对待测DNA 序列进行三轮独立的SBS 测序，继而产生三条互相正交的简并序列编码。这三条编码可互为校验，后续不但能够通过解码推导出真实碱基序列信息，而且具备对单轮测序错误位点的校正能力。通过和低错误率的荧光发生测序技术相结合，黄教授课题组在实验室搭建的原理样机上获得了单端测序超过200 碱基读长无错误的实验结果。基于这一结果，进行了进一步拓展，发现通过简并碱基，即可进行大多数的测序实验，并通过其自己研发的高通量测序仪器，与现有其它仪器进行了对比。

程鑫 南方科技大学

报告主题：《数字液滴微流控中央处理器芯片及平台系统的新进展》

随着现代生物医学工程技术的发展，微阵列生物芯片和芯片实验室技术受到了越来越广泛的关注。由于该领域各类生物分析的需求十分繁杂，微阵列生物芯片和芯片实验室的定制化设计制造的重要性愈发凸显。而这种定制化设计制造的复杂性极高，已成为生物芯片推广应用的瓶颈。因此，亟需开发一种可在生物医学工程领域内普遍适用的微流体操控平台。程鑫教授介绍了基于有源矩阵电路来进行液滴驱动的数字生物芯片平台技术，通过薄膜晶体管驱动的大规模电极阵列，利用介电电润湿（EWOD）或介电泳力（DEP）等现象，实现成几百个电极的并行控制。程鑫教授讨论了数字液滴微流控芯片的架构、工作原理、制造流程、及应用前景，还重点介绍了课题组近一年来在芯片自动化、流体接口、液滴驱动稳定性等领域的新进展。程鑫教授表示，这种新型的数字液滴芯片具备广泛的通用性、大规模可扩展性和可重复使用性，有望广泛应用于生物工程或生物医学工程技术中。

王琪 大连医科大学附属二院

报告主题：《基于微流控芯片技术仿生肺癌脑转移模型的构建及应用》

肺癌脑转移是肺癌患者死亡的主要原因之一，由于中枢神经系统解剖及功能上的特殊性，脑相对于其他转移靶器官有其独特性，故明确肺癌脑转移的特异性转移机制对其诊疗具有重大意义。然而，目前传统的肿瘤生物研究手段难以在体外模拟复杂的病理过程和仿生微环境，而动物体内模型也受到了实时监测和伦理方面的限制，因此王琪教授利用微流控芯片技术构建了肺癌脑转移多器官仿生模型，为肺癌脑转移机制研究提供了新的方法学平台。该模型由上游仿生“肺”、下游以“血脑屏障”为核心的仿生“脑”两个单元组成，实时监测上游的肺癌细胞侵袭进入循环到达下游靶器官并穿破血脑屏障实现脑转移的病理全过程。在此基础上，该模型已被成功应用于肺癌脑转移机制研究，与传统体内外方法学平台联合首次证实蛋白AKR1B10 促进肺癌脑转移的重要机制及其作为肺癌脑转移新分子标记物的诊断价值。

林洪丽 大连医科大学附属第一院

报告主题：《肾脏微流控芯片研究进展》

基于“肾小球芯片”和“肾小管间质芯片”的构建，林洪丽教授课题组将肾小球和肾小管及管周血管连接起来，进一步构建了仿生“肾单元”微流控芯片。并在此芯片基础上探究高糖高灌注的病理条件下肾小球，肾小管及管周血管的病理变化。研究发现高糖高灌注会破坏肾小球滤过屏障，使肾小球内皮细胞CD31 表达下降，vWF 表达升高；足细胞synaptopodin 表达下降；肾小管上皮细胞E-cadherin 表达下降，kim-1 表达升高；管周血管内皮细胞CD31 表达下降。林洪丽教授表示，搭建仿生肾脏微流控芯片推动了肾脏病体外研究模型的构建及改善，为探究肾脏病发生发展机制提供优良的仿生模型。利用肾脏微流控模型分别再现及研究高灌注、高糖及蛋白负荷病理条件下肾脏的损伤变化及机制，为更好了解肾脏病的发展奠定了基础。

刘笔锋 华中科技大学

报告主题：《微流控芯片单细胞蛋白质分析》

单细胞分析对于揭示细胞异质性具有重要科学意义。近年来单细胞测序技术在基因组和转录组层次发现单细胞分辨的差异获得了突破性进展，但单细胞蛋白质组分析仍然存在重大挑战。近几年，刘笔锋教授重点聚焦在基于微流控芯片技术的单细胞蛋白质组分析工作，从离体、活体和原位在体水平分析蛋白质的表达、功能及其动态变化：1）在离体水平，率先提出了单细胞化学蛋白质组的概念，并实现了原理性研究；2）在活体细胞水平，拓展了单细胞组学并系统建立微流控芯片新方法，分析功能蛋白质在化学微环境扰动下细胞信号传导以及细胞-细胞间的相互作用；3）在原位活体水平，以线虫为对象，研究功能蛋白质在活体动物上单细胞分辨水平的动态变化。上述研究对于揭示功能蛋白质在单细胞水平的异质性提供了一条崭新的路径和解决方案，是对单细胞蛋白质组研究的有益尝试。

当日，针对“体外诊断”和“单细胞分析/体外诊断”两大专题，11位专家作了精彩的专题报告。

体外诊断分会场

周蕾 中国科学院过程工程研究所

报告主题：《基于微流控的细胞、免疫、核酸检测》

孙佳姝 国家纳米科学中心

报告主题：《微流控肿瘤液体活检技术》

杜文斌 中国科学院微生物研究所

报告主题：《基于微流控的病原快速筛查和药敏分析》

盖宏伟 江苏师范大学

报告主题：《金纳米粒子与量子点之间的等离子共振能量转移及其在免疫分析中的

应用研究》

 董彪 吉林大学

报告主题：《基于上转换荧光的肿瘤标志物及CTC检测研究》

单细胞分析/体外诊断分会场

吴文明 中科院长春光学精密机械与物理研究所

报告主题：《高通量微液滴自发式形成与长距离恒速传输方法

以及单恒温热源循环扩增模型》

高荣科 合肥工业大学

报告主题：《Highly Sensitive Biomedical sensor based on Self-powered Microfluidic device》

李颖 中国科学院武汉物理与数学研究所

报告主题：《闭合式和开放式微流控芯片用于高通量单细胞分析》

李自达 深圳大学

报告主题：《Dean flow assisted single cell and bead encapsulation for high

performance single cell expression profiling》

边升太 北京体育大学

报告主题：《一种基于流体捕获和超疏水芯片相结合的微流控芯片系统用于研究肿瘤球内部单细胞之间的异质性》

李林梅 中科院大连化学物理研究所

报告主题：《单细胞分泌蛋白分析揭示巨噬细胞在3D肿瘤微环境中

不同的免疫反应》