微生物已經(jīng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、能源、環(huán)境、醫(yī)藥等諸多領域發(fā)揮著無可替代的作用。篩選獲得優(yōu)良的菌種是提升相關產(chǎn)業(yè)技術水平的重要途徑。通常，微生物的液體培養(yǎng)篩選需要同時在數(shù)十上百個培養(yǎng)瓶或試管中進行。這使得整個篩選過程勞動強度大，效率較低。

　　最近，中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所國際實驗室的甘明哲博士設計開發(fā)了一種用于細菌平行懸浮培養(yǎng)的多通道微流控芯片(圖1)，可以一次進行多個細菌培養(yǎng)實驗。該芯片在7.5×5 cm2面積上集成32個獨立平行的細菌培養(yǎng)單元，每個單元的培養(yǎng)液需求量極少，僅為50nL。在集成的氣動微泵驅動下，培養(yǎng)單元內(nèi)的液體能夠循環(huán)流動，帶動細菌在培養(yǎng)液中懸浮生長，且液體流速基本一致，適合進行平行實驗。由于整個芯片材料透明，可以隨時觀察芯片內(nèi)細菌的生長情況。在此芯片上，分別進行了大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、施氏假單胞菌、運動發(fā)酵單胞菌等重要工業(yè)細菌的懸浮培養(yǎng)測試，證實了該芯片對于不同細菌培養(yǎng)的通用性。該芯片制作工藝簡單、制作成本低，是一種高效的細菌懸浮培養(yǎng)解決方案。該芯片結構已申請專利，相關研究測試結果發(fā)表在Lab on a chip上。

　　在此基礎上，研究人員進一步開發(fā)了第二代微生物懸浮培養(yǎng)芯片(圖2)。與前代芯片相比，該芯片的集成度更高，在相同的面積上培養(yǎng)單元數(shù)量提高到120個，且單元內(nèi)的液體循環(huán)流速更高，這拓展了該芯片的微生物適用范圍。該芯片不僅可用于培養(yǎng)細菌，也可用于培養(yǎng)體積更大的酵母菌。同時，芯片的制作工藝更加簡化，這為以后芯片的低成本批量化生產(chǎn)提供了可能。該芯片設計已申請專利，相關結果已在Small上發(fā)表。

　　此項工作是“高效菌篩選檢測系統(tǒng)”項目的一部分，該項目旨在運用微流控技術，開發(fā)用于微生物菌種高通量篩選和條件優(yōu)化的芯片化系統(tǒng)，加速微生物高效、高產(chǎn)菌株選育及配套工藝的開發(fā)。后續(xù)工作將進行微生物代謝物微量快速檢測模塊的設計構建。

　　該項目工作得到了中科院百人計劃項目、中科院知識創(chuàng)新工程重要方向項目的大力支持。

　　圖1 第一代32通道細菌懸浮培養(yǎng)芯片

　　圖2 第二代120通道微生物懸浮培養(yǎng)芯片