微流控技术的应用，包括组合化学合成、DNA编码文库和大规模多重PCR，需要由许多封装在单独液滴中的试剂组成的液滴文库。然而，现有的生成它们的方法既费力又不切实际。这里描述了一种使用标准化喷点设备的自动化方法。该方法可以在微流控设备手动操作的一小部分时间内控制乳化数百种不同的试剂，且无需任何用户干预。我们证明，由spotter产生的液滴与微流体产生的液滴具有相似的均匀性，并在约4h内自动生成含有192种不同试剂的约2mL乳液。它可以很容易地生成高度多样性的液滴库，这将使组合应用在液滴微流控中更加可行。此外，该仪器作为一个自动液滴发生器，允许在没有微流控专业知识的情况下执行液滴反应。

液滴微流体使用微米级油包水乳液，以高通量和最少的试剂进行分析。这些特性使得传统的基于移液管的液体处理难以或不可能应用。液滴微流控技术最成功的应用是高通量生物测定法，它可以分析大量的离散成分，如DNA分子、功能化b eads或细胞。例如，在酶筛选中，样本可以由表达文库变体的微生物组成，而在单细胞基因组学中，样本可以由具有独特分子特征的细胞组成。在此类应用中，含有不同离散成分但试剂条件一致的液滴允许高通量定量分析。例如，统一的催化测量可以根据活性对酶变体进行评分，而统一的反应条件可以对数千个不同的单细胞t转录体进行编码和排序。然而，其他应用要求液滴内的试剂也发生变化。例如，组合化学通过在不同组合中混合一组固定的输入反应物来合成化学库。类似地，药物筛选针对模型系统单独或组合测试数百种化合物，以获得所需的反应。这种组合应用将大大受益于液滴微流体的速度和效率，但由于快速生成不同试剂液滴库的困难而受到限制。

生成液滴库的常用策略是按顺序乳化每种溶液并汇集产品。然而，当手动执行时，该方法仅适用于少量试剂。自动乳化更具可扩展性，但需要与微流控设备接口的定制机器，而微流控设备在技术上具有挑战性。这两种方法都受到一个速度的限制，污染是一个主要问题，因为所有溶液都由同一个设备乳化。并行装置通过在其自身的滴液器中乳化每种溶液来避免污染，而且速度更快，因为有数百种装置可以同时运行。然而，并行装置很难设计、制造和操作，并且容易因制造不完善或灰尘堵塞某些滴落器而发生故障。合成的乳液通常缺少库中的关键试剂，并且含有大的、多分散的液滴，因此不适合进一步使用。因此，从数百种不同试剂中生成单分散液滴库仍然是将液滴微流体应用于组合应用的主要障碍。

图1。自动液体处理和分配，使用商用空气滴式打印机生成单分散液滴库。（a）通过在三步循环中操作打印机的毛细管喷嘴，对每个样品进行乳化。1.喷嘴移动到清洗盘，喷嘴中先前的内容物被弹出；2.喷嘴移动到样品板上，吸入几微升样品；3.喷嘴移动到油浴中，将液滴喷射到油浴中，然后移动到清洗盘。（b）以这种方式生成的液滴库是单分散的，类似于微流控装置生成的液滴库。

在这篇文章中，我们描述了一种简单而快速的生成高多样性液滴库的方法。我们的方法使用Scienion SciFlexArrayer，一种设计用于将液滴打印到固体基底上的仪器。相反，我们使用它将液滴分配到一个表面活性剂负载的油浴中，从而生成稳定的单分散液滴。由于该仪器是为商业用途而设计的，因此它具有生成库的吸引人的功能，包括与微孔板吸样区的自动对接和换样时喷头表面的严格清洗。压电液滴发生器是可控的，允许产生50至800 pL的液滴体积。它的速度很快，可产生高达500 Hz的单分散液滴，因此只需几小时即可产生数百种试剂的数百万液滴。液滴生成是按需进行的，允许定义最终库中每种试剂的准确比例。该仪器还可以执行通常需要微流控设备和相关专业知识的分析。作为一个例子，我们使用它来进行数字PCR，尽管其他用于酶筛选、单细胞分析和分析物定量的分析是可行的。这种生成高多样性液滴库方法的速度、可靠性和易用该使组合应用程序更容易使用。

我们使用这种方法来执行数字液滴PCR（ddPCR），这是一种普遍存在且重要的应用，通常需要微流体。进行液滴分析时的一个重要考虑因素是不同溶液的流体性质对液滴生成的影响。当使用我们的标准参数为ddPCR生成液滴时，我们发现平均直径相对于水滴增加了23%，变异系数为4.4%。如果需要，可以通过调整生成参数（例如脉冲幅度和宽度），将不同成分的液滴调整到所需的尺寸。在我们的ddPCR分析中，我们使用ΦX174病毒作为示例靶标，产生不同浓度的液滴来表征动态范围和准确性。与阴性对照组相比，当病毒存在时，我们观察到荧光液滴（图4d），获得对应于阴性液滴和阳性液滴的双峰分布（图4e）。因为我们以有限稀释度装载病毒，所以封装遵循泊松统计。我们使用泊松估计器将每个液滴的DNA分子数量与阳性液滴的百分比联系起来（图4f)。这表明，使用SciFlexArrayer进行的ddPCR与使用常规微流体进行的反应类似。此外，它还说明了这种方法在没有微流控专业知识的情况下进行液滴反应的前景。

图4。微滴文库中封装的寡核苷酸的扩增。（a）一个由192个Barbodes序列中的一个组成的寡核苷酸库被封装在液滴中，该序列两侧是恒定区域。（b）乳液中液滴尺寸分布的直方图。（c）通过针对恒定区域的引物扩增封装的寡核苷酸。DNA电泳图证实了大小合适的cDNA。（d）在明场和荧光中用数字液滴PCR试剂共同封装的ΦX174 DNA的显微照片，用于不含任何ΦX174 DNA的乳液，其中ΦX174 DNA预计存在于30%的液滴中。（e）30%阳性乳剂液滴内荧光强度直方图。（f） 泊松估计λ作为正液滴p百分比的函数，具有叠加回归。

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