新藥研發(fā)是一項(xiàng)周期長(zhǎng)、成本高、風(fēng)險(xiǎn)大的系統(tǒng)工程，其中高通量藥物篩選作為新藥發(fā)現(xiàn)的核心環(huán)節(jié)，直接決定了研發(fā)效率與成果轉(zhuǎn)化速度。傳統(tǒng)高通量篩選依賴多孔板技術(shù)，存在試劑消耗量大、篩選周期長(zhǎng)、細(xì)胞微環(huán)境模擬不足等瓶頸，難以適配新一代藥物研發(fā)對(duì)精準(zhǔn)化、高效化、微型化的需求。微流控技術(shù)以微米級(jí)通道為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)微量流體的精準(zhǔn)操控，憑借低耗、高效、高通量、可模擬生理微環(huán)境的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，成為突破傳統(tǒng)篩選局限的關(guān)鍵技術(shù)，而橫河電機(jī)(中國(guó))有限公司憑借深厚的流體控制與精密檢測(cè)技術(shù)積累，推出多款適配微流控技術(shù)的核心產(chǎn)品，為新一代高通量藥物篩選系統(tǒng)的落地提供了支撐。
微流控技術(shù)與高通量藥物篩選的深度融合，核心在于實(shí)現(xiàn)“微量反應(yīng)體系+高通量并行檢測(cè)+精準(zhǔn)環(huán)境調(diào)控”的協(xié)同，其核心優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是試劑用量降至納升甚至皮升級(jí)別，大幅降低篩選成本，尤其適用于稀缺化合物的篩選；二是可構(gòu)建仿生微環(huán)境，模擬細(xì)胞在體內(nèi)的生長(zhǎng)狀態(tài)，提升篩選結(jié)果的真實(shí)性與可靠性；三是依托微通道陣列設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)千甚至數(shù)萬(wàn)個(gè)反應(yīng)的并行開展，顯著提升篩選效率。橫河電機(jī)(中國(guó))有限公司立足藥物研發(fā)的實(shí)際需求，將微流控技術(shù)與自身精密儀器研發(fā)優(yōu)勢(shì)結(jié)合，推出了涵蓋流體操控、細(xì)胞成像、顆粒分析、單細(xì)胞操控的全鏈條產(chǎn)品，適配新一代高通量藥物篩選的全流程需求，推動(dòng)篩選技術(shù)從“批量篩選”向“精準(zhǔn)篩選”轉(zhuǎn)型。
在微流控流體操控核心環(huán)節(jié)，橫河電機(jī)的Cchippump系列分體式注射泵為高通量藥物篩選提供了精準(zhǔn)的流體驅(qū)動(dòng)支撐，是微流控篩選系統(tǒng)的“動(dòng)力核心”。該系列產(chǎn)品憑借超高精度的流量控制能力，匹配微流控芯片的微量流體操控需求，其中Cchippump-4型號(hào)注射泵具備1pl/min至281.545ml/min的超寬流量范圍，行程分辨率高達(dá)0.156um，能夠精準(zhǔn)調(diào)控藥物溶液、細(xì)胞懸液等多種流體的輸送速度與劑量，確保每一個(gè)微通道內(nèi)的反應(yīng)體系濃度均一、穩(wěn)定，避免因流體波動(dòng)影響篩選結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)，該系列注射泵支持單推、單拉、推拉循環(huán)等多種工作模式，可靈活適配液滴式、微陣列式等不同類型的微流控篩選芯片，兼容RS232、RS485通信接口，能夠與自動(dòng)化篩選系統(tǒng)無縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)流體輸送的全流程自動(dòng)化，大幅減少人工干預(yù)帶來的誤差，提升篩選效率。此外，其掉電記憶功能可確保實(shí)驗(yàn)中斷后重新上電時(shí)，能夠繼續(xù)按照掉電前的參數(shù)運(yùn)行，保障高通量篩選實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性與完整性。
細(xì)胞水平的高通量篩選是新一代藥物篩選的核心場(chǎng)景，要求實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞形態(tài)、活性、藥物響應(yīng)等多維度參數(shù)的快速、精準(zhǔn)檢測(cè)，橫河電機(jī)CellVoyager系列高內(nèi)涵篩選平臺(tái)與Single Cellome Unit SU10單細(xì)胞操控系統(tǒng)，構(gòu)建了“細(xì)胞操控-培養(yǎng)-檢測(cè)”的全流程解決方案，充分發(fā)揮了微流控技術(shù)的微型化與精準(zhǔn)化優(yōu)勢(shì)。CellVoyager系列作為基于微流控技術(shù)的高內(nèi)涵篩選核心設(shè)備，依托微透鏡增強(qiáng)型雙Nipkow轉(zhuǎn)盤共聚焦技術(shù)，將光利用率提升至70%，實(shí)現(xiàn)了高速成像與高畫質(zhì)的平衡，有效解決了傳統(tǒng)篩選中“效率與質(zhì)量不可兼得”的痛點(diǎn)。其中旗艦級(jí)CV8000機(jī)型適配高通量篩選需求，配備5個(gè)全固態(tài)激光器與最多4臺(tái)sCMOS高靈敏度相機(jī)，支持96孔板四色成像1分鐘內(nèi)完成，每小時(shí)可篩查超2000個(gè)孔位，能夠同時(shí)檢測(cè)20+項(xiàng)細(xì)胞參數(shù)，包括細(xì)胞形態(tài)、蛋白表達(dá)、細(xì)胞毒性等，實(shí)現(xiàn)“一次實(shí)驗(yàn)，多維數(shù)據(jù)”的高效篩選。其內(nèi)置的高精度溫控與CO?濃度調(diào)控系統(tǒng)，可模擬體內(nèi)生理微環(huán)境，結(jié)合微流控芯片的 perfusion 流模式，實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)培養(yǎng)與監(jiān)測(cè)，完整捕捉細(xì)胞對(duì)藥物的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程，提升篩選結(jié)果的可靠性，尤其適用于類器官、腫瘤干細(xì)胞等復(fù)雜細(xì)胞模型的高通量篩選——正如相關(guān)研究所示，單細(xì)胞水平的精準(zhǔn)篩選可識(shí)別出對(duì)特定靶向藥物敏感的腫瘤干細(xì)胞亞群，為靶向藥物研發(fā)提供關(guān)鍵支撐。
Single Cellome Unit SU10單細(xì)胞操控系統(tǒng)則作為微流控技術(shù)在單細(xì)胞篩選中的重要延伸，被譽(yù)為納米級(jí)“微創(chuàng)手術(shù)刀”，為稀缺細(xì)胞、難轉(zhuǎn)染細(xì)胞的精準(zhǔn)藥物篩選提供了全新路徑。該系統(tǒng)配備外徑僅100納米的玻璃納米吸管，比常規(guī)顯微注射針細(xì)一個(gè)數(shù)量級(jí)，刺入細(xì)胞時(shí)幾乎不損傷細(xì)胞膜，注射后細(xì)胞仍可正常培養(yǎng)觀察，在HeLa細(xì)胞上的注射成功率高達(dá)90%，即使是新手也能輕松操作。借助微流控精準(zhǔn)操控原理，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞表面探測(cè)、穿刺、定量注射的全自動(dòng)化，整個(gè)過程僅需10秒，能夠?qū)RISPR-Cas9核糖核蛋白復(fù)合體、藥物分子、熒光染料等物質(zhì)精準(zhǔn)遞送到細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核，尤其適用于原代免疫細(xì)胞、iPS細(xì)胞等傳統(tǒng)轉(zhuǎn)染方法難以處理的細(xì)胞類型。在高通量藥物篩選中，SU10可實(shí)現(xiàn)單個(gè)細(xì)胞的精準(zhǔn)給藥與響應(yīng)檢測(cè)，結(jié)合微流控芯片的陣列設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)千個(gè)單細(xì)胞的并行篩選，打破了傳統(tǒng)篩選難以兼顧單細(xì)胞分辨率與高通量的局限，為個(gè)性化藥物篩選、藥物作用機(jī)制研究提供了核心工具。
在藥物篩選的質(zhì)量控制與顆粒分析環(huán)節(jié)，橫河電機(jī)FlowCam系列微流成像顆粒分析系統(tǒng)憑借微流控動(dòng)態(tài)成像技術(shù)，為高通量藥物篩選提供了精準(zhǔn)的顆粒表征支撐，保障篩選結(jié)果的穩(wěn)定性與可靠性。該系列產(chǎn)品包括FlowCam 8000系列、FlowCam 5000、FlowCam 8100等多個(gè)型號(hào)，均采用微流控動(dòng)態(tài)成像技術(shù)，通過高速相機(jī)對(duì)流體中的顆粒進(jìn)行連續(xù)拍攝與成像，精準(zhǔn)分析顆粒的粒度、粒形、顏色等40多種形態(tài)學(xué)參數(shù)，測(cè)量范圍覆蓋2μm~1mm，照片分辨精度高達(dá)1920×1200，能夠快速檢測(cè)藥物制劑中的不溶性微粒、細(xì)胞團(tuán)聚體等雜質(zhì)，確保篩選體系的純度。其中FlowCam 5000型號(hào)憑借簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)與高性價(jià)比，可實(shí)現(xiàn)每分鐘分析數(shù)萬(wàn)個(gè)顆粒，適用于藥物篩選的常規(guī)質(zhì)量控制；而FlowCam 8000系列與FlowCam 8100則具備更高的檢測(cè)精度與分析效率，適配生物制藥、基因治療藥物等篩選場(chǎng)景，例如在眼科藥物研發(fā)的高通量篩選中，可精準(zhǔn)檢測(cè)亞微米級(jí)及以上的不溶性微粒，為藥物安全性評(píng)估提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。此外，該系列產(chǎn)品支持濕法分散樣品處理，可與微流控篩選系統(tǒng)無縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)篩選過程中顆粒參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)異常，保障高通量篩選的連續(xù)性。
橫河電機(jī)(中國(guó))有限公司的多款產(chǎn)品，不僅實(shí)現(xiàn)了微流控技術(shù)在高通量藥物篩選各環(huán)節(jié)的深度應(yīng)用，更構(gòu)建了“流體操控-單細(xì)胞操控-細(xì)胞成像-顆粒檢測(cè)”的全鏈條解決方案，契合新一代高通量藥物篩選“高效、精準(zhǔn)、低耗、自動(dòng)化”的核心需求。與傳統(tǒng)篩選系統(tǒng)相比，基于橫河電機(jī)產(chǎn)品構(gòu)建的微流控高通量篩選系統(tǒng)，可將試劑消耗降低90%以上，篩選周期縮短50%以上，同時(shí)能夠模擬體內(nèi)生理微環(huán)境，提升篩選結(jié)果的真實(shí)性與轉(zhuǎn)化率，有效解決了傳統(tǒng)篩選成本高、效率低、結(jié)果可靠性不足等痛點(diǎn)。例如，在類器官高通量藥物篩選中，結(jié)合橫河電機(jī)的微流控相關(guān)產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)類器官負(fù)載微球的高效制備與批量篩選，微球較大的比表面積利于藥物滲透和物質(zhì)交換，使類器官對(duì)藥物的敏感性檢測(cè)更精準(zhǔn)，為腫瘤等疾病的靶向藥物研發(fā)提供了高效支撐。
隨著新藥研發(fā)向個(gè)性化、精準(zhǔn)化方向轉(zhuǎn)型，高通量藥物篩選對(duì)技術(shù)的要求不斷提升，微流控技術(shù)作為核心支撐技術(shù)，其應(yīng)用場(chǎng)景將不斷拓展。橫河電機(jī)(中國(guó))有限公司憑借在流體控制、精密檢測(cè)領(lǐng)域的深厚積累，持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品性能，推動(dòng)微流控技術(shù)與高通量藥物篩選的深度融合，不僅為科研機(jī)構(gòu)、藥企及生物科技企業(yè)提供了高性能的篩選設(shè)備，更助力我國(guó)新藥研發(fā)效率的提升，加速創(chuàng)新藥物的成果轉(zhuǎn)化。未來，隨著微流控技術(shù)的不斷迭代，以及橫河電機(jī)產(chǎn)品的持續(xù)升級(jí)，必將進(jìn)一步打破新一代高通量藥物篩選的技術(shù)瓶頸，為新藥研發(fā)注入新的動(dòng)力，推動(dòng)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
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