液滴微流体的进步可能是下一代癌症药物的关键

在得克萨斯A&；M大学的一个研究实验室正在改变液滴微流体的游戏，这是一种在受控环境中在纳米级液滴中进行实验的技术。该团队开发了一种系统，使液滴微流体更快、成本更低、更准确

德州仪器电气与计算机工程系教授Arum Han博士和他的实验室同事创建了一种名为NOVAsort（下一代基于光电体积的精确液滴分选机）的技术，该系统可以以显著降低的错误率对分子和细胞进行高通量筛选

尽管之前的研究侧重于提高检测速度（一种实验室测试），但该团队发表在《自然通讯》上的研究结果是首批在不影响检测速度的情况下显著提高准确性的研究结果之一

在生物技术、医疗保健和化学领域，需要对细胞和分子进行大量（数百万甚至数十亿）的筛查或测试。然而，尽管液滴微流体在快速测试方面具有主要优势，但其最大的局限性之一是多步液滴操作中的高度误差，这就是为什么除了一些非常简单的检测外，这种强大的技术还没有被广泛采用和商业化的原因

韩说：“假设你是制药行业的药物开发商，或者在生物技术行业开发新的高价值分子。”

“你必须测试数以百万计的不同药物化合物，以确定它们是否对特定的癌症细胞有效，或者一次测试数百万个不同的细胞，一个细胞一个细胞，以找到最具生产力的细胞，从而形成良好的细胞株。在另一个例子中，环境中有无数的微生物，为了找出哪一种可能最有用，或者哪一种正在发挥什么功能，你必须一次测试数以百万的单个细胞。”

传统上，这些实验必须通过耗时且昂贵的过程重复进行。凭借韩的无误差NOVAsort技术，液滴微流体有望成为制药和生物技术行业、农业公司和科学研究中更有价值的技术，在这些领域，进行数百万次实验至关重要，而且通常是手动完成的

韩说：“如果你测试一万或一百万次检测，那么5%的误差是一个非常大的数字。我们的发明大大减少了液滴微流体中单细胞或单分子水平筛查的误差，因此，例如，从5%的误差，现在你有0.01%的误差。”

“使用这种方法，你可以运行数百万次检测，但假阳性或假阴性仍然很小。有了这项新技术，液滴微流体成为一种极其强大的工具。”

NOVAsort源于韩在2019年开始的一个项目。目标是进入野外，分离和检索土壤和水样，以快速识别这些样本中潜在的有害微生物。为了实现这一目标，韩和他的团队开发了一种技术来测试数百万个细菌样本

韩说：“对于这个项目来说，快速和高度准确至关重要，因为如果你有很多容易出错的结果，你可能会错误地分类某些东西是否有害。”。“这真的推动了我们开发这项技术的动力：减少错误，这样当你出去测试数百万甚至数十亿的微生物时，错误率非常非常低。”

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韩的多年项目产生了NOVAsort，现在可以广泛用于民用。例如，可以开发这项技术来帮助医生制定最佳和最及时的疾病干预策略

韩说：“假设有人感染了病原微生物。”。“医生们尝试抗生素治疗，但抗生素的一线不起作用。他们必须迅速找到哪种药物可能是最好的抗生素，以何种剂量治疗难以治疗的传染病。”

由于韩的新技术允许高通量筛查，即在短时间内检测数百万个样本，这也意味着它可以提高发现具有更精确结果的潜在候选药物的速度和准确性，包括下一代癌症、抗菌和抗真菌药物

此外，这项技术可以在生物制造中得到应用，生物制造涉及使用生物系统生产有价值的产品、化学品和分子。NOVAsort可以加速利用能够产生高度有用分子的生物有机体的过程

韩说：“我们可能能够开发出更好的药物、更好的材料和更好的化学品，可能成本更低，更环保、更可持续。”

随着人们对人工智能和机器学习等计算机辅助工作的兴趣日益浓厚，NOVAsort也可用于为研究人员生成大量高质量、接近零误差的数据

NOVAsort是韩的纳米生物系统实验室和医学科学专家Paul de Figueiredo博士的合作项目，Paul de Figuetiredo博士曾供职于德克萨斯州农工大学；M健康科学中心，现任密苏里大学NextGen Precision Health特聘教授。他们多年来一直致力于开发微流体技术并将其应用于医学和生物技术研究，并将取得进一步进展

所有这些微流控芯片都是在得克萨斯州A&；amp；A州最先进的洁净室设施AggieFab纳米制造厂制造的；M大学

韩说：“我的实验室一直致力于技术创新，这项技术的应用是我们与医学院和生物技术专业人员广泛合作的地方。”。“至于这项技术的未来，目标是实现0%的误差。”韩补充道：“我们为这项工作感到非常自豪。”。“我们将继续改进这项技术，构建可以进行非常复杂实验的微流控芯片，并将这项技术应用于更广泛的应用领域，以更快地进行研发，同时尽可能减少误差。我们的重点是创新下一代微流控技术。”