人工细胞的表型测试与分选：构建从光谱学到遗传学的桥梁

前两种拉曼细胞分选技术均是在细胞静止或相对静止状态下完成，其通量尚无法满足高通量的细胞表型功能分选需求。发展流式拉曼单细胞分选技术是必然趋势，但受限于拉曼信号弱这一先天性缺点，首先需要解决高速流动状态下细胞拉曼采集这一瓶颈问题。我们开发了一种基于介电单细胞捕获/释放的拉曼激活微流分选（RAMS）技术，解决了上述瓶颈，率先实现了拉曼流式细胞分选。该 RAMS 系统集成了基于介电的单细胞捕获释放单元，可实现高速流动状态下单细胞的捕获，从而完成拉曼信号获取。在此基础上，我们进一步建立了拉曼激活液滴分选（RADS）技术，提高了拉曼细胞分选通量和系统的稳定性。由于采用介电液滴分选技术，RADS 系统是目前已报道工作中全谱分选通量最高的 RACS 系统，通量达数百个细胞每分钟，与此同时，针对雨生红球藻中虾青素含量的分选准确率达到 95% 以上，分选后细胞存活率达 93%。值得一提的是，目前该分选通量主要受限于拉曼检测而非系统本身，通过与高灵敏拉曼检测技术（如受激拉曼等）耦合，可实现超高通量分选。

上述 RACS 技术家族的建立与拓展为人工细胞表型检测和筛选提供了新的、强有力的技术手段，也为目前 FACS 尚难于解决的应用提供了全新的解决方案。但是仅凭上述单元技术尚无法直接满足人工细胞的表型筛选的现实需求，亟须针对合成生物技术的现实需求，构建基于上述单细胞拉曼分选关键技术的细胞筛选全流程和装备系统。

其他非标记式的细胞功能检测与分选方法

细胞表型与功能的差异，除体现于光谱性质的不同外，还可能导致细胞物理性质的变化。因此，通过单细胞物理参数的测量，也可识别与分选细胞表型。如单细胞电阻抗可反映细胞状态，与细胞大小、生长阶段等多种表型直接相关，已被用于分选人体正常细胞与肿瘤细胞。同样，正常细胞和肿瘤细胞的单细胞力学参数有异，细胞形变能力等参数已展示出肿瘤诊断的潜力^[59]。

上述基于细胞电阻抗、力学形变能力等物理性质也被已经应用于细胞功能分选。不同的单细胞操控力场如光镊力、电场力（介电场等）、声波（表面驻波）、流体力场、磁场等均可以方便地集成到微流控芯片系统中，从而实现高通量、高精准的单细胞功能分选。总体而言，为了适应千变万化的细胞表型分选需求，基于新概念或新原理的单细胞功能分选技术不断涌现，并向着高信号特异性、高检测动态范围、非标记、全景式、高通量、人工智能化等目标方向不断推进。