高通量篩選技術(shù)是解開生物學(xué)奧秘的關(guān)鍵。然而，液滴微流體在實現(xiàn)單細(xì)胞分辨率、超高通量篩查方面的前景在很大程度上仍未實現(xiàn)。由多分散液滴尺寸引起的液滴分選誤差在多步驟分析中通常是不可避免的，這嚴(yán)重限制了該技術(shù)的有效性和實用性，特別是在篩選大型文庫時。即使是相對較低的1%的排序錯誤，也會在1000000個液滴屏幕中導(dǎo)致10000個錯誤呼叫，給下游驗證帶來不合理的巨大負(fù)擔(dān)。在這里，我們介紹NOVAsort，這是一種能夠根據(jù)尺寸和熒光強度辨別液滴的設(shè)備。假陽性和假陰性分別減少了1000倍和10000倍。NOVAsort解決了傳統(tǒng)液滴分選方法的挑戰(zhàn)，并為液滴微流體分析的準(zhǔn)確性和吞吐量設(shè)定了標(biāo)準(zhǔn)。

近年來，基于液滴微流體的篩選系統(tǒng)已被證明可用于許多不同的生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，包括發(fā)現(xiàn)稀有細(xì)胞表型對單個細(xì)胞進行功能詢問、發(fā)現(xiàn)微生物病因或探索微生物群落相互作用的結(jié)果?；谝旱挝⒘黧w的方法的一個獨特優(yōu)勢，可以在單細(xì)胞和/或單分子分辨率下快速篩選大型復(fù)雜的庫。在過去的十年中，幾乎所有液滴操作步驟都取得了重大的技術(shù)進步，包括液滴傳輸、液滴粉碎、液滴分揀和其他液滴操縱步驟。在所有這些步驟中，液滴分選通常被認(rèn)為是篩查活動中最關(guān)鍵的組成部分，因為最后一步的錯誤可能會導(dǎo)致假陽性和/或假陰性結(jié)果。

圖1:NOVAsort液滴分選的工作原理，該分選機使用平面IDE產(chǎn)生的DEP力和液滴浮力，同時進行基于尺寸和熒光的液滴分選。

液滴分選可以使用氣動、磁、熱、聲和電方法進行。最廣泛采用的液滴分選策略是基于介電電泳（DEP）的分選，其中液滴使用微流體通道內(nèi)產(chǎn)生的非均勻電場產(chǎn)生的力偏轉(zhuǎn)?；贒EP的液滴分選器設(shè)計簡單且易于制造，其中使用放置在通道底部的表面微機械電極或形成三維（3D）電極的液態(tài)金屬或鹽水填充的微通道。在后者中，電極設(shè)計可以很容易地改變，以增加DEP力作用的時間，從而與基于表面電極的DEP液滴分選器相比，在相同的液滴流速和電壓條件下實現(xiàn)更大的位移。最近在這一領(lǐng)域取得了一些進展，例如將假陽性（FP）液滴偏置到廢物通道以提高分揀精度，并防止液滴在分揀機出口接頭處被帶間隙的分流器分裂。盡管取得了這些進步，但進一步提高液滴分選機的吞吐量變得具有挑戰(zhàn)性，因為由于剪切應(yīng)力的增加，以及當(dāng)DEP力施加到液滴時動量的突然變化，較大的液滴在高流速下更容易破碎成較小的液滴。同時，在許多基于細(xì)胞的檢測中，通常需要相對較大的液滴來支持細(xì)胞的培養(yǎng)。為了克服這一點，引入了一種順序可尋址的DEP陣列（SADA）芯片，以實現(xiàn)大液滴的高通量分選，而不會基于目標(biāo)液滴的多次溫和拉動而撕裂液滴。然而，這種方法對多分散液滴的耐受性是有限的，這在許多液滴微流體分析中是不可避免的，因為液滴的流速與尺寸有關(guān)。

盡管優(yōu)于大多數(shù)其他類型的分揀機，但基于DEP的液滴分揀方法仍然存在幾個缺點。首先，由于存在多分散液滴，會出現(xiàn)分選誤差。在大多數(shù)液滴操作中，包括液滴分選，需要高度單分散的液滴具有高精度，因為這些功能中的每一個都是針對特定尺寸范圍的液滴進行設(shè)計和優(yōu)化的。因此，大多數(shù)液滴分選機的性能與輸入液滴的尺寸均勻性有關(guān)。然而，即使在最先進和特征最明顯的液滴操作步驟中，偶爾的無意液滴合并（導(dǎo)致較大的液滴）和/或液滴分裂（導(dǎo)致較小的液滴”）也是不可避免的。在液滴內(nèi)細(xì)胞和分子生物學(xué)測定步驟通常需要的長期和/或高溫液滴孵育步驟中尤其如此。無意中的液滴合并會導(dǎo)致較大的液滴，其中可能包含多個細(xì)胞或額外量的試劑，無意中液滴粉碎會導(dǎo)致較小的液滴。這兩種情況都會導(dǎo)致液滴分類和分選的假陽性或假陰性。由于所有傳統(tǒng)的液滴分選機僅基于單個液滴參數(shù)，如熒光、比色或阻抗信號，在沒有液滴尺寸信息的情況下，尺寸不正確的液滴很容易被分選為假陽性（FP）或假陰性（FN）。

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