生物谷邀您相聚上海！2018（第二届）微流控技术前沿研讨会

由生物谷主办的“2018（第二届）微流控技术前沿研讨会”将于2018-8-17到18日在上海召开！本次会议将设立：

分论坛一：微流控技术基础研究进展

分论坛二：微流控医疗应用市场的挑战与机遇

分论坛三：微流控新型检测和传感技术

以下是部分嘉宾的演讲摘要：

林炳承 教授

中国科学院大连化学物理研究所

演讲题目：微流控芯片：从单细胞分析到全器官仿生

演讲摘要：

微流控芯片, 作为一种“复性技术”，是当代极为重要的新兴科学技术平台和国家层面产业转型的重要战略领域，它可能会像60年前微电子技术为信息技术的发展引发一场革命一样，引领以生物技术为代表的一系列相关科学技术及产业的发展，并在相当程度上影响人类经济和社会的发展进程。

2000年代，大连化物所的微流控芯片团队先后在微流控芯片上完成了一系列的细胞培养，多种细胞共培养，多种细胞三维共培养，兔软骨组织培养，和带有肝微粒体的药物代谢等工作。此后，大连化物所的微流控细胞研究的工作发展成两个分支，一支是微流控器官芯片研究，2010年10月由林炳承在香山会议上提出，并在2010年代由大连理工大学罗勇博士和大连医科大学刘婷姣博士分别主持发展，另一支是单细胞分析研究，由陆瑶博士在耶鲁大学介入单细胞分析团队开始，并在2015年返回大连化物所后继续进行。2016年，由陆瑶博士，罗勇博士和刘婷姣博士领衔的三个研究小组，组成一个理-工-医联合团队，瞄准精准医学和精准药学这个大的方向，以微流控芯片为基础平台，以细胞为核心对象，在从单细胞分析到全器官仿生这一长长的生物链上，开展基础研究，并取得重要进展。

单细胞分析和单细胞层面上的基因测序技术是微流控芯片研究在体外诊断领域的下一轮出口。基于微流控芯片的体外诊断的第一轮工作大多集中于即时诊断，即以核酸分析为代表的分子诊断，蛋白质分析为代表的免疫诊断和以代谢物分析为代表的生化诊断。近年的很多证据表明，细胞群体，即使是很小的群体，都有很大的异质性，这和长期以来认为的细胞群体同一性观点背离，实际上，现行基于细胞同质性的基因表达测定所得的只是一种统计平均，它没有考虑单个细胞之间很小但是很重要的变化，带有误导性。单个细胞之间在大小，蛋白水平，表达RNA的转录等方面有显著差别，而这些差别往往是肿瘤研究，干细胞生物学，免疫学，发育生物学和神经学中很多长期困惑人们的问题的关键所在。当细胞被用作药物时，则更为突出。

陆瑶博士在耶鲁大学工作期间，从活的单细胞中捡测到42种不同的蛋白质，创当时文献报导的最高捡测记录，并获国际发明专利授权，这一技术由美国Isoplexis 公司进行后续开发，2017年年底获选美国科学家杂志（The Scientist）2017 年十大医疗技术发明 第一名。陆瑶博士回国后，带领团队在大连化物所继续开展单细胞分析研究，已经在纸芯片的3D支架用于单细胞分泌组学分析中取得显著进展，同时又和大连医科大学刘婷姣博士合作，在单细胞肿瘤外泌体液态检测中有所突破。

微流控器官芯片是近十年中在微流控芯片领域急剧发展起来的一个新的分支，器官芯片和石墨烯，无人驾驶汽车等一起入选国际经济论坛（达沃斯论坛）评出的2016年十大新兴技术。评语指出，器官芯片“作为一个记忆卡大小的人体器官微缩模型，可以使研究人员用前所未有的方式见证或检验生物机制和行为，为医学研究和药物制造带来彻底的变革”。

在大连化物所团队2000年代开始的一系列微流控芯片细胞研究基础上，大连理工大学罗勇博士团队在2010年代初即开展一系列的器官芯片研究，涉及到肾芯片，肝芯片，胰岛芯片，构建了一种高集成度的三维多组织-器官微流控芯片系统, 用于药物研发中的临床前试验，测定了多种药物的吸收，分布，代谢和消除数据, 绘制了药时曲线, 评价了毒性和活性。与此同时，大连医科大学刘婷姣博士团队开展了一系列的肿瘤芯片的工作，取得了一批重要成果。近期，刘婷姣等关于精准组织切片培养的肝-肾芯片研究工作也取得了显著进展。

关于器官芯片的研究工作已列入国家重点研发计划项目，力争尽快建立“基于器官芯片技术的中药安全性和有效性评价体系”，而器官芯片技术的产业化也已被提上日程。

林金明 教授

清华大学化学系

演讲题目：微流控芯片上细胞共培养及其药物代谢分析方法研究

演讲摘要：

通过设计微流控芯片，尝试构建了肠-肝-胶质瘤仿生系统以评估联合用药治疗胶质瘤。将中空纤维（HF）嵌入微流体芯片的上层中，用于培养Caco-2细胞以作为人工肠模拟药物递送。在芯片底部培养的HepG2细胞作为人工肝来代谢药物。在这个肠-肝脏代谢模型中，系统评价了联合用药对胶质瘤U251细胞的作用。药物伊立替康（CPT-11），替莫唑胺（TMZ）和环磷酰胺（CP）通过连续输注到肠单位中模拟药物在肠中的作用。在肠吸收和肝脏代谢后，前药转化为活性代谢物，其诱导胶质瘤细胞凋亡。CPT-11和TMZ联合的抗癌活性明显高于单药CPT-11和TMZ。配伍用药组CPT-11和TMZ，CPT-11和CP，TMZ和CP在半数抑制浓度下的联合指数（CI）值分别为0.137, 0.288和0.482。此结果表明， CPT-11和TMZ联合组优于CPT-11和CP组以及TMZ和CP组对U251细胞的作用。通过与质谱分析平台联合进一步研究了CPT-11和TMZ的代谢机制。该仿生模型能够执行长期细胞共培养，药物递送、代谢和药物作用的实时分析，有望系统模拟体外生理和药理过程。发展了一种专门研究联合用药吸收、代谢动态过程的微流控肝肠芯片。该微流控芯片上层蛇形中空纤维腔内孵育Caco-2细胞模拟肠腔组织研究药物吸收、转运过程，下层腔室内培养HepG2细胞研究药物代谢作用。在该长效动态共培养芯片上，我们观察了Caco-2细胞和HepG2细胞在联合用药作用下的吸收、转运和代谢行为。Genistein和DTIC被作为模型药物用于联合用药首过代谢研究。药物作用肝肠芯片12小时后，通过荧光显微镜和流式细胞仪观察细胞生长情况和药物肝毒性，利用液相色谱串联质谱技术检测HepG2细胞代谢情况。结果显示，联合用药在浓度250 μg/mL以上时引起细胞凋亡、影响代谢能力发挥；在100 μg/mL以下未出现明显凋亡现象，可以实现HepG2细胞代谢作用发挥，质谱检测结果也说明代谢产物的产生情况。该肝肠芯片系统在动态条件下实现了药物代谢过程的模拟，有望为临床药物开发提供良好的体外模型。

赵远锦 教授

东南大学

演讲题目：微流控与器官芯片研究
演讲摘要：

器官芯片是近年来出现的新的研究方向。其主要目标是要在芯片上模拟生物体的环境进行细胞、组织和器官的培养，研究并控制细胞在体外培养过程中的生物学行为，从而实现能够模拟生物体环境的器官移植以及药物评价等。在各类器官芯片的研究中，构建具有生物学功能的心脏、肝脏芯片对药物评估具有重要意义。目前国际上有多个研究组都在进行器官芯片的构建及应用研究。尽管相关的研究取得了一定的进展，然而，目前的器官芯片主要是在芯片中简单的进行细胞培养，其离最终的目标还有很长的距离。究其原因在于，器官芯片是一个复杂的系统，目前面临着细胞的三维培养、器官微血管的构建、微器官功能的再现、以及细胞及代谢过程的在线监测等多个科学和技术瓶颈问题。本团队在近今年中对生物医用材料结构和功能的关系进行了深入设计，并利用微流控技术制备获得了一系列结构功能特异的生物材料，解决器官芯片构建所面临的瓶颈问题。

李刚 教授

重庆大学光电工程学院

演讲题目:面向便携式、低成本应用的微流控技术

演讲摘要：

利用无源或者简便的微流体操控技术发展简易、低成本、自动化的微型生化分析检测器件或设备，以应用于偏远乡村或社区诊所中疾病的快速、低成本诊断，具有重要的应用前景。本报告主要介绍本课题组面向便携式应用开发的若干种简易、低成本、紧凑型微流控技术，包括基于毛细作用和离心力协同作用的高通量筛选技术、基于即贴即用型预脱气PDMS微泵和毛细微阀协同作用的自动定量分配和混合的技术、基于油相触发的被动微阀技术、基于集成真空“电池”的液样自动数字化分解技术，这些技术为发展低成本、一次性微流控分析检测系统提供了很好的技术保障。

余波 总经理

绍兴普施康生物科技有限公司

演讲题目:微流控检测系统在体外诊断领域中的开发与设计

演讲摘要：

报告将介绍微流控技术的四个主要技术流派（片式、卡式、液滴、盘式）在医学检测中的应用情况，重点综述在POCT检测应用中的最新进展。同时以免疫检测为例，介绍国内外微流控技术平台在此方向产品开发过程中的进展、优缺点等，阐明微流控技术结合均相免疫反应体系的优势。

离心盘式微流控芯片技术由离心力简易驱动微液体，其特点是平行化操作，试剂消耗量少，速度快，容易实现自动化，适用于多指标或多样本检测，可用于小型自动化的样品检测。本报告将通过具体的例子来说明盘式芯片的设计原理、制作过程及如何与化学发光免疫检测结合进行应用开发。

陆瑶 研究员

中国科学院大连化学物理研究所

演讲题目：基于高密度抗体阵列的单细胞分析

演讲摘要：

细胞是生命存在的基础，探索生命健康与疾病常需要以细胞研究为基础。由于细胞与细胞之间存在差异，群体细胞的研究结果只能得到一群细胞的平均值，这往往会掩盖个体差异信息。为更全面的了解细胞以服务人类健康、疾病研究，单细胞分析就变得尤为必要。单细胞分泌蛋白分析是用于检测单个细胞间蛋白质表达的个体差别、鉴别细胞免疫功能差异的方法，在疾病诊断、药物疫苗开发等方面均有十分重要的应用。我们设计开发了一种高通量、高内涵单细胞蛋白分析平台（单细胞抗体条形码芯片，Single cell barcode microchip， SCBC），可对数以千计的活体单细胞所分泌的42种蛋白分子分别进行同时检测。基于此平台我们实现了单细胞功能蛋白免疫分型、单细胞分泌蛋白动态分析、单细胞三维培养/分析等应用，并尝试将其应用于临床实现个体化、精准诊疗。

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