研究背景
单细胞成像的技术挑战
在癌症研究领域,活细胞单细胞成像技术面临着一个关键的技术瓶颈:如何在高速流速条件下维持细胞活性同时实现多流体精确切换。
香港大学研究团队需要在对单个癌细胞进行长时间成像的过程中,持续通入高流速(100-400μL/min)的营养物质和培养介质,以确保持续的细胞活性与正常的生理状态。传统的注射泵和普通微流控设备在高速流速条件下,难以实现流体的稳定控制和快速切换。
高速成像的流体控制难题主要体现在两个方面:一方面,癌细胞在成像过程中需要持续的营养供应和代谢废物清除,这要求系统能够在高流速下保持极其稳定的流体环境;另一方面,实验过程中需要频繁在不同溶液间切换——包括不同类型的培养基、染色剂和清洗液等。
普通微流控设备在高流速条件下往往产生显著的脉动流和压力波动,这种不稳定性会直接影响细胞活性,并导致成像质量下降。此外,传统系统在多溶液切换时存在明显的延迟和交叉污染风险,无法满足精确时序控制的研究需求。
技术突破
点成Elveflow微流控技术的引入
顺序液体注射示意图
面对传统方法在高速流体控制方面的局限,香港大学研究团队转向了精密压力驱动型微流控技术。经过系统评估,他们最终选择了点成Elveflow微流控解决方案。
点成Elveflow微流控系统凭借其独特的压电控制机制和先进的流体动力学设计,能够在100-400μL/min的高速范围内实现无脉动的稳定流动,为单细胞成像提供了理想的技术平台。
该系统整合了高精度压力控制器、微型流量传感器和多通道旋转阀,形成了一个闭环控制的流体处理系统。特别值得一提的是,系统能够在保持高速流动的同时,实现多种溶液间的毫秒级切换,完美解决了传统设备面临的技术困境。
点成Elveflow方案
高速稳定与快速切换的技术突破
香港大学研究团队采用的点成Elveflow微流控系统在高速流体控制方面展现出三大核心优势:
1.卓越的高速稳定性
系统采用专利的压力反馈控制技术,结合高响应性的压电阀,能够在100-400μL/min的流速范围内保持惊人的稳定性。实际测试显示,在100-400μL/min的流速下,系统能够将流量波动控制在±0.1%以内,远优于传统注射泵±5-10%的典型表现。
压力稳定性
2.无缝的多流体切换
集成的高速旋转阀模块实现了真正意义上的无缝流体切换,切换时间低于150毫秒,且在不同溶液间切换时几乎不引起流量波动。这一特性使得研究人员能够在成像过程中快速更换培养基或试剂,而不会对细胞状态或图像采集产生干扰。
3.智能化流程控制
系统配备的智能控制软件允许研究人员预设复杂的实验流程,包括不同流速的渐变过渡、定时切换和条件响应式控制。这种灵活性使得香港大学团队能够精确模拟体内真实的流体力学环境,获得更具生理相关性的实验数据。
合作总结
点成与香港大学的技术共赢
香港大学与点成的合作为单细胞成像研究树立了新的技术标杆。这一合作充分体现了尖端科研需求驱动技术创新的协同发展模式。通过本次合作,点成Elveflow微流控系统成功解决了香港大学在研究过程中面临的关键技术挑战——在保持细胞活性的前提下,实现100-400μL/min高速流速的精确控制和多流体的快速切换。这一技术突破不仅验证了点成Elveflow设备在高端科研应用中的卓越性能,更彰显了其在复杂实验环境下的稳定性和可靠性。
此次成功合作为双方奠定了坚实的合作基础。未来,点成与香港大学将继续深化在微流控技术领域的合作,共同探索更多前沿科研应用场景,推动精准医疗和癌症诊断技术的创新发展。

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