微流控技術在新一代高通量藥物篩選系統中的應用

閱讀：304 發布時間：2026-4-15

　　新藥研發是一項周期長、成本高、風險大的系統工程，其中高通量藥物篩選作為新藥發現的核心環節，直接決定了研發效率與成果轉化速度。傳統高通量篩選依賴多孔板技術，存在試劑消耗量大、篩選周期長、細胞微環境模擬不足等瓶頸，難以適配新一代藥物研發對精準化、高效化、微型化的需求。微流控技術以微米級通道為核心，實現對微量流體的精準操控，憑借低耗、高效、高通量、可模擬生理微環境的獨特優勢，成為突破傳統篩選局限的關鍵技術，而橫河電機(中國)有限公司憑借深厚的流體控制與精密檢測技術積累，推出多款適配微流控技術的核心產品，為新一代高通量藥物篩選系統的落地提供了支撐。

　　微流控技術與高通量藥物篩選的深度融合，核心在于實現“微量反應體系+高通量并行檢測+精準環境調控”的協同，其核心優勢體現在三個方面：一是試劑用量降至納升甚至皮升級別，大幅降低篩選成本，尤其適用于稀缺化合物的篩選；二是可構建仿生微環境，模擬細胞在體內的生長狀態，提升篩選結果的真實性與可靠性；三是依托微通道陣列設計，實現數千甚至數萬個反應的并行開展，顯著提升篩選效率。橫河電機(中國)有限公司立足藥物研發的實際需求，將微流控技術與自身精密儀器研發優勢結合，推出了涵蓋流體操控、細胞成像、顆粒分析、單細胞操控的全鏈條產品，適配新一代高通量藥物篩選的全流程需求，推動篩選技術從“批量篩選”向“精準篩選”轉型。

　　在微流控流體操控核心環節，橫河電機的Cchippump系列分體式注射泵為高通量藥物篩選提供了精準的流體驅動支撐，是微流控篩選系統的“動力核心”。該系列產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0.156um，能夠精準調控藥物溶液、細胞懸液等多種流體的輸送速度與劑量，確保每一個微通道內的反應體系濃度均一、穩定，避免因流體波動影響篩選結果的準確性。同時，該系列注射泵支持單推、單拉、推拉循環等多種工作模式，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，能夠與自動化篩選系統無縫對接，實現流體輸送的全流程自動化，大幅減少人工干預帶來的誤差，提升篩選效率。此外，其掉電記憶功能可確保實驗中斷后重新上電時，能夠繼續按照掉電前的參數運行，保障高通量篩選實驗的連續性與完整性。

　　細胞水平的高通量篩選是新一代藥物篩選的核心場景，要求實現對細胞形態、活性、藥物響應等多維度參數的快速、精準檢測，橫河電機CellVoyager系列高內涵篩選平臺與Single Cellome Unit SU10單細胞操控系統，構建了“細胞操控-培養-檢測”的全流程解決方案，充分發揮了微流控技術的微型化與精準化優勢。CellVoyager系列作為基于微流控技術的高內涵篩選核心設備，依托微透鏡增強型雙Nipkow轉盤共聚焦技術，將光利用率提升至70%，實現了高速成像與高畫質的平衡，有效解決了傳統篩選中“效率與質量不可兼得”的痛點。其中旗艦級CV8000機型適配高通量篩選需求，配備5個全固態激光器與最多4臺sCMOS高靈敏度相機，支持96孔板四色成像1分鐘內完成，每小時可篩查超2000個孔位，能夠同時檢測20+項細胞參數，包括細胞形態、蛋白表達、細胞毒性等，實現“一次實驗，多維數據”的高效篩選。其內置的高精度溫控與CO?濃度調控系統，可模擬體內生理微環境，結合微流控芯片的 perfusion 流模式，實現活細胞的長期動態培養與監測，完整捕捉細胞對藥物的動態響應過程，提升篩選結果的可靠性，尤其適用于類器官、腫瘤干細胞等復雜細胞模型的高通量篩選——正如相關研究所示，單細胞水平的精準篩選可識別出對特定靶向藥物敏感的腫瘤干細胞亞群，為靶向藥物研發提供關鍵支撐。

　　Single Cellome Unit SU10單細胞操控系統則作為微流控技術在單細胞篩選中的重要延伸，被譽為納米級“微創手術刀”，為稀缺細胞、難轉染細胞的精準藥物篩選提供了全新路徑。該系統配備外徑僅100納米的玻璃納米吸管，比常規顯微注射針細一個數量級，刺入細胞時幾乎不損傷細胞膜，注射后細胞仍可正常培養觀察，在HeLa細胞上的注射成功率高達90%，即使是新手也能輕松操作。借助微流控精準操控原理，該系統可實現細胞表面探測、穿刺、定量注射的全自動化，整個過程僅需10秒，能夠將CRISPR-Cas9核糖核蛋白復合體、藥物分子、熒光染料等物質精準遞送到細胞質或細胞核，尤其適用于原代免疫細胞、iPS細胞等傳統轉染方法難以處理的細胞類型。在高通量藥物篩選中，SU10可實現單個細胞的精準給藥與響應檢測，結合微流控芯片的陣列設計，實現數千個單細胞的并行篩選，打破了傳統篩選難以兼顧單細胞分辨率與高通量的局限，為個性化藥物篩選、藥物作用機制研究提供了核心工具。

　　在藥物篩選的質量控制與顆粒分析環節，橫河電機FlowCam系列微流成像顆粒分析系統憑借微流控動態成像技術，為高通量藥物篩選提供了精準的顆粒表征支撐，保障篩選結果的穩定性與可靠性。該系列產品包括FlowCam 8000系列、FlowCam 5000、FlowCam 8100等多個型號，均采用微流控動態成像技術，通過高速相機對流體中的顆粒進行連續拍攝與成像，精準分析顆粒的粒度、粒形、顏色等40多種形態學參數，測量范圍覆蓋2μm~1mm，照片分辨精度高達1920×1200，能夠快速檢測藥物制劑中的不溶性微粒、細胞團聚體等雜質，確保篩選體系的純度。其中FlowCam 5000型號憑借簡化的設計與高性價比，可實現每分鐘分析數萬個顆粒，適用于藥物篩選的常規質量控制；而FlowCam 8000系列與FlowCam 8100則具備更高的檢測精度與分析效率，適配生物制藥、基因治療藥物等篩選場景，例如在眼科藥物研發的高通量篩選中，可精準檢測亞微米級及以上的不溶性微粒，為藥物安全性評估提供關鍵數據。此外，該系列產品支持濕法分散樣品處理，可與微流控篩選系統無縫對接，實現篩選過程中顆粒參數的實時監測，及時發現實驗異常，保障高通量篩選的連續性。

　　橫河電機(中國)有限公司的多款產品，不僅實現了微流控技術在高通量藥物篩選各環節的深度應用，更構建了“流體操控-單細胞操控-細胞成像-顆粒檢測”的全鏈條解決方案，契合新一代高通量藥物篩選“高效、精準、低耗、自動化”的核心需求。與傳統篩選系統相比，基于橫河電機產品構建的微流控高通量篩選系統，可將試劑消耗降低90%以上，篩選周期縮短50%以上，同時能夠模擬體內生理微環境，提升篩選結果的真實性與轉化率，有效解決了傳統篩選成本高、效率低、結果可靠性不足等痛點。例如，在類器官高通量藥物篩選中，結合橫河電機的微流控相關產品，可實現類器官負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交換，使類器官對藥物的敏感性檢測更精準，為腫瘤等疾病的靶向藥物研發提供了高效支撐。

　　隨著新藥研發向個性化、精準化方向轉型，高通量藥物篩選對技術的要求不斷提升，微流控技術作為核心支撐技術，其應用場景將不斷拓展。橫河電機(中國)有限公司憑借在流體控制、精密檢測領域的深厚積累，持續優化產品性能，推動微流控技術與高通量藥物篩選的深度融合，不僅為科研機構、藥企及生物科技企業提供了高性能的篩選設備，更助力我國新藥研發效率的提升，加速創新藥物的成果轉化。未來，隨著微流控技術的不斷迭代，以及橫河電機產品的持續升級，必將進一步打破新一代高通量藥物篩選的技術瓶頸，為新藥研發注入新的動力，推動醫藥產業的高質量發展。

微流控技術在新一代高通量藥物篩選系統中的應用

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