目前，基于静态液滴阵列（以下简称SDA）的光学系统能够简便地输出目标液滴，并在不影响效率或准确性的情况下，输出特定细胞或分析物进行分析。中国科学院青岛生物能源与过程研究所团队改进了这一系统，并命名为光学按需液滴释放（以下简称OORD）。该团队认为，OORD促进了SDA的应用，在不同领域高容量筛选分析。他们称，目前，该技术有希望用于单分子/细胞分析、药物筛选和基于表型的细胞分类。

在OORD系统中，一个1064 nm激光响应的氧化铟锡（ITO）单层集成到基于液滴的微流控芯片。

图1 基于易选紧凑型的光学按需液滴释放（OODR）系统可用于包括细胞分析，药物筛选和基于表型的细胞分选在内的多种领域的高容量筛选测定。^[1]

该团队利用一种低成本、易制备的ITO玻璃作为光响应层。ITO层与PDMS层结合，并带有一系列微室，以选择性释放目标液滴，使SDA快速响应。

此外，根据芯片涉及，微气泡的大小是成功释放液滴的关键。他们确定了微泡的最佳尺寸为40 μm，并将激光的热量调整到能够形成正确尺寸的微泡，并且不降低细胞完整度。在适当条件下，OODR的释放速率可达每3秒一个。

通过激光精确加热ITO层，OORD产生微气泡，允许有选择地将目标液滴推出微流控芯片上的腔室，以上是基于单细胞微液滴分选系统，例如EasySort Compact（一种基于单细胞微液滴分选系统的仪器）。

液滴被推出腔室后，迅速被流体带到出口。通过固有毛细管力，液滴以单液滴-单管（ODOT）方式通过移液管尖端输出，整个过程不需要外力。然后，液滴以高通量的方式输出到井或管中以便进一步分析。

通过白色或荧光成像识别释放的液体。这些图像能够分类目标细胞的形态，但由于没有静态图像，分类精确度也是一个挑战。

该团队使用OODR从6400个微室组成的SDA中选择性释放含有荧光素钠的液滴。OODR的成功率约为100%（其中9滴被成功释放）。同时，仅有5%的液滴残留在腔室内。

基于白色或荧光成像技术，该团队展示了大肠杆菌和酵母菌按需释放单细胞和多细胞液滴的过程。因此，OODR可能适用于其他类型的细胞。根据Ma所称，这项技术不仅针对单个细胞，而且能够对只含有一个细胞、多个细胞和/或试剂的微滴进行分选。

该团队称，除了避免对细胞的培养能力或准确性造成任何影响，以ODOT方式成功培养含细胞的液滴表明，分离方法对细胞活力的影响最小。他们说，当需要进一步的活细胞分析时，这是必不可少的。它还展示了将OODR与下游基于ODOT的检测（如人或微生物单细胞测序）无缝耦合的潜力。OODR还可以减少样品大小和分析所需试剂的数量，使SDA更有效和更具成本效益。该团队称，目前系统使用户友好型的。

Jian Xu教授称，该团队目前正在利用人工智能和机器学习，通过EasySort实现系统自动化，进一步减小人为操作，应用范围更广，这会进一步扩大OODR和SDA的使用。

以上研究成果已发表在期刊《Biosensors & Bioelectronics》上。

[1] Diao Z, Wang X, Zhang J, et al. Optical-based microbubble for on-demand droplet release from static droplet array (SDA) for dispensing one droplet into one tube[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2023: 115639.

新闻链接：

https://www.photonics.com/Articles/Single-Cell_Analysis_Fluidics_Tool_Delivers_on/a69339