The future of the life sciences is linked to automation and microfluidics. As robots start working side by side with scientists, robotic automation of microfluidics in general, and droplet microfluidics in particular, will significantly extend and accelerate the life sciences. Here, we demonstrate the automation of droplet microfluidics using an inexpensive liquid-handling robot to produce human scaffold-free cell spheroids at high throughput. We use pipette actuation and interface the pipetting tip with a droplet-generating microfluidic device. In this device, we produce highly monodisperse droplets with a diameter coefficient of variation (CV) lower than 2%. By encapsulating cells in these droplets, we produce cell spheroids in droplets and recover them to standard labware containers at a throughput of 85,000 spheroids per microfluidic circuit per hour. The viability of the cells in spheroids remains high throughout the process and decreases by >10% (depending on the cell line used) after a 16 h incubation period in nanoliter droplets and automated recovery. Scaffold-free cell spheroids and 3D tissue constructs recapitulate many aspects of functional human tissue more accurately than 2D or single-cell cultures, but assembly methods for spheroids (e.g., hanging drop microplates) have limited throughput. The increased throughput and decreased cost of our method enable spheroid production at the scale needed for lead discovery drug screening, and approach the cost at which these microtissues could be used as building blocks for organ-scale regenerative medicine.

中文翻译：

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通过自动液滴微流体技术快速生产和回收细胞球。

生命科学的未来与自动化和微流体有关。随着机器人开始与科学家并肩工作，一般微流体的机器人自动化，特别是液滴微流体，将显着扩展和加速生命科学。在这里，我们展示了使用廉价的液体处理机器人以高通量生产无人体支架的细胞球体的液滴微流体自动化。我们使用移液器驱动并将移液尖端与产生液滴的微流体装置连接起来。在该设备中，我们生产高度单分散的液滴，其直径变异系数 (CV) 低于 2%。通过将细胞包裹在这些液滴中，我们在液滴中产生细胞球体，并以 85 的吞吐量将它们回收到标准实验室器皿容器中，每个微流体回路每小时 000 个球体。球体中细胞的活力在整个过程中保持高水平，并在纳升液滴和自动恢复中孵育 16 小时后降低 > 10%（取决于所使用的细胞系）。无支架细胞球体和 3D 组织构建体比 2D 或单细胞培养更准确地概括了功能性人体组织的许多方面，但球体的组装方法（例如，悬滴微孔板）的吞吐量有限。我们的方法增加的吞吐量和降低的成本使球体生产能够以铅发现药物筛选所需的规模生产，并接近这些微组织可用作器官规模再生医学的构建块的成本。球体中细胞的活力在整个过程中保持高水平，并在纳升液滴和自动恢复中孵育 16 小时后降低 > 10%（取决于所使用的细胞系）。无支架细胞球体和 3D 组织构建体比 2D 或单细胞培养更准确地概括了功能性人体组织的许多方面，但球体的组装方法（例如，悬滴微孔板）的吞吐量有限。我们的方法增加的吞吐量和降低的成本使球体生产能够以铅发现药物筛选所需的规模生产，并接近这些微组织可用作器官规模再生医学的构建块的成本。球体中细胞的活力在整个过程中保持高水平，并在纳升液滴和自动恢复中孵育 16 小时后降低 > 10%（取决于所使用的细胞系）。无支架细胞球体和 3D 组织构建体比 2D 或单细胞培养更准确地概括了功能性人体组织的许多方面，但球体的组装方法（例如，悬滴微孔板）的吞吐量有限。我们的方法增加的吞吐量和降低的成本使球体生产能够以铅发现药物筛选所需的规模生产，并接近这些微组织可用作器官规模再生医学的构建块的成本。无支架细胞球体和 3D 组织构建体比 2D 或单细胞培养更准确地概括了功能性人体组织的许多方面，但球体的组装方法（例如，悬滴微孔板）的吞吐量有限。我们的方法增加的吞吐量和降低的成本使球体生产能够以铅发现药物筛选所需的规模生产，并接近这些微组织可用作器官规模再生医学的构建块的成本。无支架细胞球体和 3D 组织构建体比 2D 或单细胞培养更准确地概括了功能性人体组织的许多方面，但球体的组装方法（例如，悬滴微孔板）的吞吐量有限。我们的方法增加的吞吐量和降低的成本使球体生产能够以铅发现药物筛选所需的规模生产，并接近这些微组织可用作器官规模再生医学的构建块的成本。