微流控机器人用于超微量蛋白质结晶

　　近期，浙江大学正在《科学敷陈》（Scientific Reports）上正在线揭晓了题为“Nanoliter-Scale Protein Crystallization and Screening with a Microfluidic Droplet Robot”的论文。该研讨应用微流控芯片取机器人手艺，将蛋白质结晶回响反映的体积下降至纳升乃至皮升级，明显下降了蛋白质的样品耗样量，对低表达蛋白质的构造生物学研讨具有重要意义。

　　X射线晶体衍射技能是现阶段最关键和最牢靠的蛋白质布局测定办法，也是当前布局生物学研讨的关键平台技能。因为蛋白质正在结晶历程中受到蛋白质纯度、添加剂、沉淀剂品种、离子强度、pH值和温度等一系列因素的危害，结晶历程非常复杂，现阶段还没有一个成熟的理论能够胜利猜测蛋白质的最好结晶前提。是以，若何得到具有充足衍射分辨率的蛋白质晶体成为困扰布局生物学家的关键题目。现阶段，大规模的结晶前提挑选仍然是得到高质量的蛋白质晶体的关键手腕。然而，传统的蛋白质结晶挑选技能耗样量较大，研讨本钱较高，难以遍及适用于低表达蛋白质的布局生物学研讨，而某些低表达的蛋白质通常正在性命流动中扮演着极其重要的脚色。

　　现在国际上遍及采纳液体处置惩罚机器人来开展高通量结晶挑选，挑选一个结晶前提的卵白样品损耗体积为1-5微升。为了低落单次挑选所需的卵白质样品体积，工业界遍及采纳微型化的战略来低落最小的液体把持体积。这傍边具有代表性的有英国Douglas公司研制的Oryx-nano系列结晶机器人、美国Art Robbins公司研制的Phoenix机器人、英国TTP LabTech公司研制的Mosquito系列机器人等。采纳这一些挑选机器人，单个挑选回响反映的卵白质损耗量可低落到50–200 nL，比通例挑选体系低落了20–100倍，不只显著地低落了卵白质结晶挑选所需的卵白质样品损耗量，还有用减少了研讨本钱和工夫，因此已成为一些构造生物学实验室的尺度设置。尽管如此，关于膜卵白等一些难以表达纯化的珍稀卵白质样品，这种仪器的卵白质耗样量仍旧太高，难以知足构造生物学研讨的需求。

　　为了办理这一抵牾，浙江大学研讨团队成长了一种基于微流控液滴技能和自动化机器人技能的超微量蛋白质结晶和挑选体系。该体系接纳挨次操纵液滴阵列形式构建，与此同时接纳微加工技能，正在一个1平方厘米的微孔阵列地区集成了676个自力的微孔阵列适用于高密度的蛋白质结晶孵育和挑选。经由过程研讨微观多相流体的特性，连系体系性安装优化和改良，将液体处置惩罚机器人对蛋白质和沉淀剂样品的最小操控体积下降至120皮升，比现有机器人体系下降了约200-800倍。

　　该安装被适用于对5种水溶性卵白和1种膜卵白的大规模结晶前提挑选，得到了取通例挑选体系靠近的挑选成果。单个液滴结晶反应器的体积为4纳升，包括2纳升的卵白质和2纳升的沉淀剂。挑选96种沉淀剂前提，每种前提反复三次，共生成288个液滴结晶反应器，卵白质溶液的总消耗量仅为579 nL，取商品化挑选体系相比，试剂消耗量低落了2-3个数量级。因为卵白质消耗量的明显低落，该安装还可以适用于快速生成卵白质二维结晶相图和研讨微观体系下卵白质结晶的特别纪律，为卵白质结晶的理论研讨供应一种有力的东西。