植物生物技術(shù)和農(nóng)業(yè)科學(xué)正日益受益于液滴培養(yǎng)組學(xué)的發(fā)展。該系統(tǒng)可以用于高通量封裝植物的原生質(zhì)體，并施加不同的生物或非生物脅迫選擇壓力，從而在單細(xì)胞水平上大規(guī)模篩選具有抗逆性（如抗旱、耐鹽、抗?。┑幕蛐突蛲蛔凅w。這些經(jīng)功能篩選出的優(yōu)良細(xì)胞可以通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)再生為完整的植株，從而將傳統(tǒng)育種中需要數(shù)年甚至十?dāng)?shù)年的篩選過(guò)程大幅縮短。此外，該系統(tǒng)也為在精確可控的微環(huán)境中研究植物細(xì)胞與有益或病原微生物的初期互作提供了理想平臺(tái)，例如觀察菌體附著、共生體形成或超敏反應(yīng)爆發(fā)等早期事件，為闡明植物-微生物互作的分子基礎(chǔ)及開(kāi)發(fā)新型生物制劑開(kāi)辟了新途徑。利用電潤(rùn)濕等技術(shù)對(duì)液滴進(jìn)行操控，實(shí)現(xiàn)了單個(gè)細(xì)胞的按需提取與轉(zhuǎn)移。大連自動(dòng)化液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)

生物膜是微生物附著于表面形成的結(jié)構(gòu)化群落，是許多工業(yè)生物污損以及環(huán)境污染及種群影響的根源。研究生物膜形成的初始階段——即單個(gè)細(xì)胞的附著行為——在傳統(tǒng)流動(dòng)腔或宏觀模型中極具挑戰(zhàn)性。液滴培養(yǎng)系統(tǒng)可以通過(guò)在液滴內(nèi)創(chuàng)造液-固或氣-液界面來(lái)模擬初始的附著表面，并高通量地研究不同基因突變、表面材料特性或環(huán)境流體力學(xué)條件對(duì)單個(gè)細(xì)胞初始附著率及附著強(qiáng)度的影響，為理解生物膜形成的關(guān)鍵起始事件及其干預(yù)策略提供了新的研究窗口。大連自動(dòng)化液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)通過(guò)時(shí)間分辨的液滴分析，可以繪制出單細(xì)胞水平的基因表達(dá)動(dòng)態(tài)圖譜。

該系統(tǒng)徹底改變了傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)的局限，通過(guò)單細(xì)胞封裝技術(shù)有效消除種間競(jìng)爭(zhēng)與生長(zhǎng)速率差異的干擾，成為稀有及難培養(yǎng)微生物分離的關(guān)鍵工具。在土壤微生物分離實(shí)驗(yàn)中，利用天木生物 MISS cell 系統(tǒng)對(duì) 60882 個(gè)液滴進(jìn)行培養(yǎng)分選，成功獲得 5628 個(gè)帶菌液滴，鑒定出 86 種微生物，較傳統(tǒng)平板培養(yǎng)的 73 種高出 17.8%，其中包含布魯氏菌、缺陷短波單胞菌等 50 多種平板無(wú)法培養(yǎng)的菌株。微流控平板劃線（MSP）技術(shù)進(jìn)一步提升了分離效率，其生成的液滴陣列不僅支持顯微鏡實(shí)時(shí)觀察，還能將培養(yǎng)時(shí)間從傳統(tǒng)平板的 16 小時(shí)縮短至 12 小時(shí)，同時(shí)使單菌落測(cè)序雜合峰比例保持在 4.35% 的高質(zhì)量水平，與平板培養(yǎng)結(jié)果基本一致。這種技術(shù)突破使環(huán)境中 99% 以上的 "不可培養(yǎng)微生物" 成為可研究對(duì)象。

細(xì)胞外囊泡作為細(xì)胞間通訊的關(guān)鍵介質(zhì)，其研究長(zhǎng)期面臨分離困難、功能分析技術(shù)復(fù)雜等挑戰(zhàn)。液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)為此提供了創(chuàng)新的研究范式。通過(guò)將單個(gè)分泌細(xì)胞封裝在液滴內(nèi)，可以將其分泌的囊泡限制在微小的封閉空間中進(jìn)行累積和富集，避免了傳統(tǒng)培養(yǎng)上清中囊泡被稀釋的問(wèn)題。隨后，可對(duì)液滴進(jìn)行免疫熒光染色以量化囊泡的特定表面標(biāo)志物，或者將分泌細(xì)胞與報(bào)告細(xì)胞共封裝，直接在一個(gè)封閉系統(tǒng)中研究囊泡介導(dǎo)的功能性信號(hào)傳遞。這種方法為在單細(xì)胞分辨率下解析囊泡的生物發(fā)生、cargo裝載及其在生理病理過(guò)程中的功能提供了強(qiáng)大的新型工具。系統(tǒng)兼容多種檢測(cè)模式，包括光學(xué)、化學(xué)發(fā)光及拉曼光譜等，應(yīng)用靈活。

對(duì)于組織樣本等具有復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的生物學(xué)材料，液滴培養(yǎng)組學(xué)技術(shù)可以輔助進(jìn)行空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)的樣本預(yù)處理與條形碼標(biāo)記。通過(guò)將組織消化后獲得的單細(xì)胞或細(xì)胞核懸液與帶有對(duì)應(yīng)空間位置編碼序列的微珠共同封裝在液滴中，在液滴內(nèi)完成mRNA的捕獲并被打上位置標(biāo)簽，從而在后續(xù)的單細(xì)胞測(cè)序中保留細(xì)胞原始的空間位置信息。雖然這只是液滴技術(shù)作為分子生物學(xué)工具的一個(gè)應(yīng)用側(cè)面，但它深刻體現(xiàn)了該技術(shù)在整合細(xì)胞表型與空間位置等多維度信息方面的靈活性與強(qiáng)大潛力。在生物能源領(lǐng)域，該技術(shù)用于快速進(jìn)化能高效生產(chǎn)生物燃料的工程微藻。大連自動(dòng)化液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)

該技術(shù)極大加速了工業(yè)酶制劑的定向進(jìn)化進(jìn)程，縮短了研發(fā)周期。大連自動(dòng)化液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)

基于液滴的微生物單細(xì)胞基因組學(xué)為研究微生物多樣性提供了強(qiáng)有力的工具。該方法通過(guò)將單個(gè)微生物細(xì)胞分離到單獨(dú)的液滴中，在液滴內(nèi)進(jìn)行細(xì)胞裂解、基因組擴(kuò)增和測(cè)序文庫(kù)構(gòu)建等一系列操作。這種單細(xì)胞水平的分析避免了傳統(tǒng)宏基因組學(xué)中基因序列組裝的不確定性，能夠直接獲得完整的微生物基因組信息。特別對(duì)于不可培養(yǎng)的微生物，這種方法能夠揭示其遺傳特征和代謝潛能。技術(shù)在于每個(gè)液滴都是一個(gè)單獨(dú)的反應(yīng)器，通過(guò)微流控控制實(shí)現(xiàn)試劑添加和反應(yīng)條件調(diào)節(jié)。近年來(lái)發(fā)展的多重置換擴(kuò)增技術(shù)提高了單細(xì)胞基因組的覆蓋度，減少了擴(kuò)增偏倚。該系統(tǒng)還允許在基因組分析前對(duì)液滴內(nèi)的微生物進(jìn)行表型篩選，例如根據(jù)代謝活性或底物利用能力對(duì)液滴進(jìn)行分選，實(shí)現(xiàn)功能與基因型的關(guān)聯(lián)分析。這在微生物群落功能研究中尤為重要，能夠直接將特定的代謝功能與特定的微生物種群聯(lián)系起來(lái)。
大連自動(dòng)化液滴培養(yǎng)組學(xué)系統(tǒng)

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