Extraction and purification of intact chromosomes are critical sample preparation steps for transchromosomic research and other applications. The commonly used sample preparation methods lead to too few chromosomes with chromosome deactivation and degradation. In this paper, a “mild” chromosome extraction process that combines a chemical and mechanical lysis approach is introduced for the preparation of intact chromosomes that can readily be used for downstream processing. Metaphase cells are treated by chemical lysis buffer and pushed through a microfluidic pinched flow device. Cells are ruptured, and chromosomes are released by a combination of shear stress and chemical reagents. Chromosomes are released intact from the cell membrane into the solution. Simulations and experiments are performed to optimize the microfluidic device geometry and operation parameters. Cell rupture and chromosome release are found to be improved by the shear stress in the pinched flow device. Simulation results indicate that the maximum shear stress appears in the channel constriction region, and the narrow channel maintains constant shear stress. It is concluded that the constriction design, narrow channel width, and operation flow rate have a significate influence on chromosome release. Utilizing an optimized device, near-complete cell lysis is achieved and 4 times as many chromosomes are released (8% in control experiments to 25% in optimized pinched flow devices). Sample treatment time can also be reduced utilizing this combined chemical-mechanical chromosome release method.

中文翻译：

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使用夹流微流控设备增强了从细胞中提取染色体的能力。

完整染色体的提取和纯化是进行转染色体研究和其他应用的关键样品制备步骤。常用的样品制备方法导致染色体太少而导致染色体失活和降解。在本文中，结合了化学裂解和机械裂解方法的“温和”染色体提取工艺被引入，用于制备完整的染色体，这些染色体很容易用于下游处理。中期细胞用化学裂解缓冲液处理，并推入微流体夹流装置中。通过剪切应力和化学试剂的结合，细胞破裂，染色体释放。染色体从细胞膜完整释放到溶液中。进行仿真和实验以优化微流体装置的几何形状和操作参数。发现通过挤压流动装置中的剪切应力可以改善细胞破裂和染色体释放。仿真结果表明，最大的切应力出现在通道收缩区域，而狭窄的通道则保持恒定的切应力。结论：收缩设计，狭窄的通道宽度和操作流速对染色体释放具有重要影响。使用优化的设备，可以实现近乎完全的细胞裂解，并且释放出4倍多的染色体（对照实验中为8％，优化的夹式流动设备中为25％）。利用这种组合的化学机械染色体释放方法，也可以减少样品处理时间。发现通过挤压流动装置中的剪切应力可以改善细胞破裂和染色体释放。仿真结果表明，最大的切应力出现在通道收缩区域，而狭窄的通道则保持恒定的切应力。结论：收缩设计，狭窄的通道宽度和操作流速对染色体释放具有重要影响。使用优化的设备，可以实现近乎完全的细胞裂解，并且释放出4倍多的染色体（对照实验中为8％，优化的挤压式流动设备中为25％）。利用这种组合的化学机械染色体释放方法，也可以减少样品处理时间。发现通过挤压流动装置中的剪切应力可以改善细胞破裂和染色体释放。仿真结果表明，最大的切应力出现在通道收缩区域，而狭窄的通道则保持恒定的切应力。结论：收缩设计，狭窄的通道宽度和操作流速对染色体释放具有重要影响。使用优化的设备，可以实现近乎完全的细胞裂解，并且释放出4倍多的染色体（对照实验中为8％，优化的夹式流动设备中为25％）。利用这种组合的化学机械染色体释放方法，也可以减少样品处理时间。仿真结果表明，最大的切应力出现在通道收缩区域，而狭窄的通道则保持恒定的切应力。结论：收缩设计，狭窄的通道宽度和操作流速对染色体释放具有重要影响。使用优化的设备，可以实现近乎完全的细胞裂解，并且释放出4倍多的染色体（对照实验中为8％，优化的挤压式流动设备中为25％）。利用这种组合的化学机械染色体释放方法，也可以减少样品处理时间。仿真结果表明，最大的切应力出现在通道收缩区域，而狭窄的通道则保持恒定的切应力。结论：收缩设计，狭窄的通道宽度和操作流速对染色体释放具有重要影响。使用优化的设备，可以实现近乎完全的细胞裂解，并且释放出4倍多的染色体（对照实验中为8％，优化的挤压式流动设备中为25％）。利用这种组合的化学机械染色体释放方法，也可以减少样品处理时间。使用优化的设备，可以实现近乎完全的细胞裂解，并且释放出4倍多的染色体（对照实验中为8％，优化的挤压式流动设备中为25％）。利用这种组合的化学机械染色体释放方法，也可以减少样品处理时间。使用优化的设备，可以实现近乎完全的细胞裂解，并且释放出4倍多的染色体（对照实验中为8％，优化的挤压式流动设备中为25％）。利用这种组合的化学机械染色体释放方法，也可以减少样品处理时间。