微流控系统为高通量筛选提供了强有力的技术支撑,其灵活、高通量、准确度高的特性为微生物菌株的高通量筛选提供了解决方案。发展单细胞水平快速生长微生物的高通量筛选方法,有希望改善传统方法的劳动强度大、耗时长、分选效率低的情况。能够高通量精确地对有差异微生物菌种进行判别分离是微流控技术优于传统筛选方法的又一方面。通过恰当的通道流路设计及外界驱动,可以人为控制单个微球在通道内的流向,精确地对每一个微球进行操作,从而使简易高效的特异性菌株的筛选成为可能。本研究以雨生红球藻为模型,构建了一套基于液滴微流控技术的快速生物量累积的微生物菌株筛选平台。主要研究内容如下：1)基于微流控液滴技术的单细胞包裹及培养。以油包水凝胶微球技术为基础,采用水动力法批量获取单细胞,并在单细胞水平实现雨生红球藻的培养。首先,通过液滴产生技术的夹流共聚焦结构产生单细胞单分散液滴。控制含有凝胶的细胞相和油相的相对流速比,可以产生特定大小的液滴。本系统的凝胶选取的是超低熔点琼脂糖,利用其熔点和凝固点的差异,在室温条件下,可以很好地将单细胞固定在凝胶微球里。收集出来的凝胶液滴通过4℃固化,待琼脂糖凝胶微球完全凝固之后出去表面的油相。除油的方法是：将凝胶液滴转移至细胞过滤器内,并用PBST冲洗,呈固态的微球会留在细胞过滤器内,而油相会随PBST一起带至过滤器外,以此实现两相分离。除油完毕的凝胶微球可以允许小分子自由出入。将细胞过滤器内的凝胶微球转移至离心管中,并重新分散于3NBBM培养基用于离线培养。将已添加培养基的凝胶微球光照培养(4-7天),采用随机取样的方法,每隔24 h取样一次,取样三份,进行生长过程的监测。2)基于凝胶微球的雨生红球藻生长表型筛选。将培养微球再注射进入微流控芯片通道,凝胶微球在PBST连续相的作用下,依次通过光学检测单选,并进行判定。默认情况下,凝胶微球在PBST侧流水相作用下,流入废液通道。当凝胶微球内的微藻光密度超过某一阈值,即可判定该凝胶微球中所含的雨生红球藻,为所需表型的藻株。此时开启电磁阀,电磁阀产生瞬时吸吮力,该凝胶微球在吸吮力作用下,被拉向收集通道,实现与其他凝胶微球的分离。使用凝胶微球微流控技术对单细胞进行培养及筛选,能够精确地对菌株在单细胞水平上进行识别分选,并将特定菌株分离出来。