单细胞组分分析的研究进展

聂素娟 山东师范大学化学化工与材料科学学院， 山东济南 250014

单细胞组分分析的研究进展

聂素娟 山东师范大学化学化工与材料科学学院， 山东济南 250014

单细胞内组分的分析和测定对疾病的治疗和药物筛选具有重要的意义。本文比较了两种单细胞组分分析的方法即毛细管电泳和微流控芯片，并叙述了微流控芯片在单细胞研究方面的进展。

单细胞组分分析；毛细管电泳；微流控芯片

the analysis of intracellular components in individual cells; capillary electrophoresis; microfluidic chip

细胞是生物体生命活动的基本单位。探索细胞的生命过程，掌握与控制生、老、病、死的规律,必须以研究细胞为基础。细胞群体分析往往掩盖细胞之间的差异[1]，而单细胞组分分析可以获得反映细胞生理状态和过程的更准确、更全面的信息，对于研究细胞的信号转导、生理病理和重大疾病的早期诊断等有重要意义。

1980年发展起来的毛细管电泳分离的方法已成功应用于单细胞内多组分检测，但是毛细管的一维结构使单细胞进样与溶膜操作较为复杂[2,3]。

1990年微流控芯片开始兴起，由瑞士科学家Manz和Widmer[4]首次提出。微流控芯片，又称微全分析系统或芯片实验室，是把化学和生物等领域中所涉及的采样、样品预处理、反应、分离、检测及细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成一块几平方厘米的芯片上,微通道形成网络,可控流体贯穿整个系统, 用以取代常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术平台[5]。微流控芯片具有样品和试剂用量少、分析速度快、通道尺寸与细胞直径相当等优点，目前在单细胞研究方面[6-8]备受关注。

1997年，单细胞操纵在微流控芯片首次实现[9]。随后的十几年来，在微流控芯片上进行细胞培养[10](如图1)、细胞分选[11](如图2)等单个细胞操作，以及单细胞组分分析[12](如图3)等均成功实现。

图 1 在微芯片上的三维流体图[10]

图 2 微型荧光激发细胞分选装置[11]。

[1]Carlo, D. D.; Lee, L. P. Dynamic Single-Cell Analysis for Quantitative Biology. Anal. Chem. 2006, 78, 7918-7925

[2]Hogan, B. L.; Yeung, E. S. Capillary electrophoresis. Anal. Chem. 1992, 64, 2841-2845

[3]程介克，王宗礼.微柱分离用于单个细胞分析. 高等学校化学学报.1997, 18, 1046-1053

[4]Manz, A.; Graber, N.; Widmer, H. M. Miniaturized total chemical analysis systems: A novel concept for chemical sensing. Sens. Actuators, B. 1990, 1, 244-248

[5]林炳承，等.微流控芯片实验室. 北京:科学出版社. 2006, 1

[6]Yi , C. Q.; Li, C. W.; Ji, S. L.; Yang, M. S. Microfluidics technology for manipulation and analysis of biological cells. Anal. Chim. Acta. 2006, 560, 1-23

[7]J, E. A.; Sorger, P. K.; Jensen, K. F. Cells on Chips. Nature, 2006, 442, 403-411

[8]陈兴,崔大付,刘长春，蔡浩原.用于细胞破裂的微流控生物芯片的研制.分析化学. 2007, 35,1656-1660

[9]Li, P.C. H; Harrison, D. J. Transport, Manipulation, and Reaction of Biological Cells On-Chip Using Electrokinetic Effects. Anal. Chem. 1997, 69,1564-1568

[10]Peng, X. Y.; Li, P. C. H. A Three-Dimensional Flow Control Concept for Single-Cell Experiments on a Microchip. 1. Cell Selection, Cell Retention, Cell Culture, Cell Balancing, and Cell Scanning. Anal. Chem. 2004, 76, 5273-5281

[11]Fu, A. Y.; Spence, C. ; Scheer, A.; Arnold, F. H.; Quake, S. R. A microfabricated

fluorescence-activated cell sorter. Nat.Biotechnol.1999, 17, 1109-1111

[12]Wu, H.; Wheeler, A.; Zare, R. N. Chemical cytometry on a picoliter-scale integrated microfluidic chip. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2004, 101, 12809 -12813

Advance on the Analysis of Intracellular Components in Individual Cells

Nie Sujuan
College of Chemistry, Chemical Engineering and Materials Science, Shandong Normal University, Shan Dong, Jinan 250014, P.R.China

The analysis and determination of intracellular components in individual cells is of great significance in treatment of diseases and drug screening. In the paper, the comparison of two methods (capillary electrophoresis and microfluidic chips) for single-cell analysis was done. Also, progression on cell studies by microchips were stated.

O 657.3

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.16.102

聂素娟 女 硕士 单位：山东师范大学。