1、高通量篩選是現(xiàn)代藥物發(fā)現(xiàn)過程中鑒定具有特定生理活性化合物的重要技術(shù)之一?；诩毎Ｐ偷母咄亢Y選，能夠在群體細胞水平或單細胞水平，通過單次實驗，監(jiān)測和定量分析多種細胞事件，為藥物的初步篩選提供可靠信息。
　　傳統(tǒng)高通量篩選利用光學儀器，在微量滴定板小孔內(nèi)分析群體細胞的熒光信號。這類方法需要繁瑣的樣品預處理過程和機械化的溶液交換操作，難以集成環(huán)境控制系統(tǒng)和溶液操作系統(tǒng)。基于微加工技術(shù)的微流控芯片具有試劑消耗少、反應速度快、分析通量高

2、、生物兼容性好和易于集成等諸多優(yōu)點，能突破傳統(tǒng)方法的限制，為細胞水平藥物篩選提供新的研究平臺。本文提出三種不同結(jié)構(gòu)和功能的微流控芯片裝置，為解決細胞水平藥物篩選的難點問題提供新技術(shù)手段。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）針對群體細胞長時給藥刺激，發(fā)展了一種適用于細胞水平抗腫瘤藥物篩選的微流控芯片，利用低流速混合擴散原理，自動生成8個藥物濃度梯度。選擇穩(wěn)定表達Caspase-3熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）探針的HeLa-CD3細胞為研究

3、對象，采集不同時間點細胞形態(tài)和熒光變化，通過細胞內(nèi)FRET熒光比率值的變化判斷細胞凋亡情況，在線監(jiān)測藥物誘導細胞凋亡過程，從而評估最佳給藥濃度和藥效。
　?。?）針對單細胞長時給藥刺激，設計了一種基于流體動力學的細胞捕獲裝置，并行監(jiān)測藥物誘導單細胞凋亡。該微流控芯片由分流結(jié)構(gòu)陣列組成，具有高效穩(wěn)定的單細胞捕獲能力。細胞捕獲無需任何表面修飾或施加外界電場力及機械力，因此細胞個體能維持正常生理狀態(tài)。利用優(yōu)化的捕獲裝置，能獲得95％單微

4、球捕獲率以及90%單細胞捕獲率。不同濃度DDP藥物誘導細胞凋亡實驗，證明該裝置能用于高通量藥物篩選分析。HeLa細胞在化學治療劑作用下發(fā)生明顯凋亡，相較于常規(guī)化療反應更為快速。利用該方法能實時獲取多種藥物的IC50值。
　?。?）針對單細胞瞬時給藥刺激，我們提出了一種基于氣閥阱捕獲細胞的藥物刺激平臺，實時監(jiān)測細胞內(nèi)鈣信號響應。相較于固定不變的細胞捕獲裝置，可逆的氣閥阱結(jié)構(gòu)更為靈活，通過氣壓驅(qū)動其開閉，可實現(xiàn)細胞捕獲、門控化學刺激和

5、細胞釋放一體化。利用水力門控系統(tǒng)輸出高時空分辨的ATP毫秒脈沖，模擬精確可控的化學微環(huán)境，實時監(jiān)測單細胞對瞬時藥物刺激的響應。
　　綜上所述，本文針對細胞水平藥物篩選研究中的一些難點問題，提出了三種不同功能的微流控芯片：分別在群體細胞水平和單細胞水平，實現(xiàn)藥物誘導細胞凋亡的實時監(jiān)測和定量分析，并通過微閥控制，實現(xiàn)細胞捕獲、門控化學刺激和細胞釋放一體化，為靈活便捷的細胞水平藥物篩選提供新平臺。我們希望上述三種方法能成為行之有效的工具