在哺乳动物发育、免疫应答及疾病发生发展过程中，细胞群体内部普遍存在显著异质性。单个细胞在形态、代谢状态和功能响应等多模态表型的差异，往往隐藏着重要的生物学信息。如何在保持细胞活性的前提下，实现低成本、高效的单细胞高效捕获、在线检测和精准分选，是单细胞分析分选领域面临的重要瓶颈。

近日，青岛能源所单细胞中心开发了一种面向哺乳动物细胞异质性研究的新型微流控单细胞分析与分选平台。该平台集成了阵列化单细胞捕获、芯片内原位孵育、在线明场/荧光检测和目标细胞精准导出等功能，支撑哺乳动物细胞单细胞水平的动态表型分析、分选、培养和后续分子检测。

基于数字化克隆挑选仪DCP的哺乳动物单细胞高效捕获与精准分选平台

针对传统微流控阵列芯片单细胞捕获率低、目标细胞导出操作复杂、成本高昂等现实问题，研究团队设计了一种基于低成本PDMS-ITO玻璃的阵列化微流控芯片，通过优化流体动力学捕获结构，在8192个平行微结构中实现了哺乳动物单细胞的高效捕获。以RAW264.7巨噬细胞、HCT116结肠癌细胞和MCF7乳腺癌细胞为模型，该平台在10–20 μm细胞尺寸范围内表现出良好的适用性，平均单细胞捕获效率均超过93%。

除了捕获功能，芯片还集成了在线换液、原位染色和原位孵育功能。实验表明，捕获后的细胞在芯片内孵育24小时后，细胞存活率仍高于80%。通过构建巨噬细胞胞内细菌感染模型，研究人员验证了捕获状态下细胞仍可保持免疫代谢功能，表明该平台适用于单细胞功能与动态生物过程的原位监测。

为实现无损、精准的目标细胞导出，研究团队引入激光诱导微气泡操控策略。通过将激光聚焦至微腔室底部的ITO玻璃区域，形成瞬时膨胀的气泡，推动目标细胞脱离捕获单元进入流道并收集至96孔板中。针对不同尺寸的哺乳动物细胞，细胞释放效率均超过97%。回收的细胞可用于单细胞全基因组扩增和测序等下游分析。

此外，研究团队还利用该平台研究了巨噬细胞在佛波酯类刺激剂 PMA刺激下活性氧（ROS）响应的异质性。通过芯片内并行化、实时监测单细胞的荧光变化，成功捕捉到不同细胞在ROS响应强度上的显著差异。进而将特定响应模式的目标细胞分选回收用于后续分析，展现了该平台服务细胞异质性解析及功能分群的能力。

本研究基于青岛能源所与青岛星赛生物科技有限公司联合推出的数字化克隆挑选仪（DCP），构建了兼具高通量、高效率和低成本优势的哺乳动物单细胞分析与分选体系，为免疫细胞功能筛选、肿瘤细胞异质性分析、药物响应评价和单细胞测序前处理等应用提供了具出色性价比的新工具。

上述研究成果近日发表于Sensors and Actuators: B. Chemical。李秀芸、葛安乐为论文共同第一作者，马波研究员、徐健研究员为共同通讯作者。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省自然科学基金等多个项目的资助。（文/李秀芸 图/刘阳）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2026.140118

Xiuyun Li#, Anle Ge#, Zhidian Diao, Wenjie Zhao, Lingyan Kan, Sijun Luo, Wei Gao, Xixian Wang, Jian Xu*, Bo Ma*. An integrated platform for high-throughput analysis and sorting of single mammalian cells. Sensors and Actuators: B. Chemical, 2026, 463: 140118.