We demonstrate the use of a hybrid microfluidic-micro-optical system for the screening of enzymatic activity at the single cell level. Escherichia coli β-galactosidase activity is revealed by a fluorogenic assay in 100 pl droplets. Individual droplets containing cells are screened by measuring their fluorescence signal using a high-speed camera. The measurement is parallelized over 100 channels equipped with microlenses and analyzed by image processing. A reinjection rate of 1 ml of emulsion per minute was reached corresponding to more than 105 droplets per second, an analytical throughput larger than those obtained using flow cytometry.
REFERENCES
1.
M. T.
Guo
, A.
Rotem
, J. A.
Heyman
, and D. A.
Weitz
, Lab Chip
12
, 2146
(2012
).2.
J. J.
Agresti
, E.
Antipov
, A. R.
Abate
, K.
Ahn
, A. C.
Rowat
, J.-C.
Baret
, M.
Marquez
, A. M.
Klibanov
, A. D.
Griffiths
, and D. A.
Weitz
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
107
, 4004
(2010
).3.
O. J.
Miller
, A.
El Harrak
, T.
Mangeat
, J.-C.
Baret
, L.
Frenz
, B.
El Debs
, E.
Mayot
, M. L.
Samuels
, E. K.
Rooney
, P.
Dieu
, M.
Galvan
, D. R.
Link
, and A. D.
Griffiths
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
109
, 378
(2012
).4.
D.
Pekin
, Y.
Skhiri
, J.-C.
Baret
, D.
Le Corre
, L.
Mazutis
, C.
Ben Salem
, F.
Millot
, A.
El Harrak
, J. B.
Hutchison
, J. W.
Larson
, D. R.
Link
, P.
Laurent-Puig
, A. D.
Griffiths
, and V.
Taly
, Lab Chip
11
, 2156
(2011
).5.
Q.
Zhong
, S.
Bhattacharya
, S.
Kotsopoulos
, J.
Olson
, V.
Taly
, A. D.
Griffiths
, D. R.
Link
, and J. W.
Larson
, Lab Chip
11
, 2167
(2011
).6.
J.
Clausell-Tormos
, D.
Lieber
, J.-C.
Baret
, A.
El-Harrak
, O. J.
Miller
, L.
Frenz
, J.
Blouwolff
, K. J.
Humphry
, S.
Koester
, H.
Duan
, C.
Holtze
, D. A.
Weitz
, A. D.
Griffiths
, and C. A.
Merten
, Chem. Biol.
15
, 427
(2008
).7.
E.
Brouzes
, M.
Medkova
, N.
Savenelli
, D.
Marran
, M.
Twardowski
, J. B.
Hutchison
, J. M.
Rothberg
, D. R.
Link
, N.
Perrimon
, and M. L.
Samuels
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
106
, 14195
(2009
).8.
J.-C.
Baret
, Y.
Beck
, I.
Billas-Massobrio
, D.
Moras
, and A. D.
Griffiths
, Chem. Biol.
17
, 528
(2010
).9.
B. E.
Debs
, R.
Utharala
, I. V.
Balyasnikova
, A. D.
Griffiths
, and C. A.
Merten
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
109
, 11570
(2012
).10.
S. L.
Anna
, N.
Bontoux
, and H. A.
Stone
, Appl. Phys. Lett.
82
, 364
(2003
).11.
R.
Dangla
, S. C.
Kayi
, and C. N.
Baroud
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
110
, 853
(2013
).12.
L.
Frenz
, K.
Blank
, E.
Brouzes
, and A. D.
Griffiths
, Lab Chip
9
, 1344
(2009
).13.
C. H. J.
Schmitz
, A. C.
Rowat
, S.
Koester
, and D. A.
Weitz
, Lab Chip
9
, 44
(2009
).14.
Y.
Skhiri
, P.
Gruner
, B.
Semin
, Q.
Brosseau
, D.
Pekin
, L.
Mazutis
, V.
Goust
, F.
Kleinschmidt
, A.
El Harrak
, J. B.
Hutchison
, E.
Mayot
, J.-F.
Bartolo
, A. D.
Griffiths
, V.
Taly
, and J.-C.
Baret
, Soft Matter
8
, 10618
(2012
).15.
K.
Ahn
, C.
Kerbage
, T. P.
Hunt
, R. M.
Westervelt
, D. R.
Link
, and D. A.
Weitz
, Appl. Phys. Lett.
88
, 024104
(2006
).16.
A. R.
Abate
, T.
Hung
, P.
Mary
, J. J.
Agresti
, and D. A.
Weitz
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
107
, 19163
(2010
).17.
J.-C.
Baret
, O. J.
Miller
, V.
Taly
, M.
Ryckelynck
, A.
El-Harrak
, L.
Frenz
, C.
Rick
, M. L.
Samuels
, J. B.
Hutchison
, J. J.
Agresti
, D. R.
Link
, D. A.
Weitz
, and A. D.
Griffiths
, Lab Chip
9
, 1850
(2009
).18.
L.
Mazutis
, J.
Gilbert
, W. L.
Ung
, D. A.
Weitz
, A. D.
Griffiths
, and J. A.
Heyman
, Nat. Protoc.
8
, 870
(2013
).19.
R.
Seemann
, M.
Brinkmann
, T.
Pfohl
, and S.
Herminghaus
, Rep. Prog. Phys.
75
, 016601
(2012
).20.
C.
Holtze
, A. C.
Rowat
, J. J.
Agresti
, J. B.
Hutchison
, F. E.
Angile
, C. H. J.
Schmitz
, S.
Koester
, H.
Duan
, K. J.
Humphry
, R. A.
Scanga
, J. S.
Johnson
, D.
Pisignano
, and D. A.
Weitz
, Lab Chip
8
, 1632
(2008
).21.
22.
A.
Huebner
, M.
Srisa-Art
, D.
Holt
, C.
Abell
, F.
Hollfelder
, A. J.
deMello
, and J. B.
Edel
, Chem. Commun. (Cambridge)
2007
, 1218
.23.
E.
Schonbrun
, A. R.
Abate
, P. E.
Steinvurzel
, D. A.
Weitz
, and K. B.
Crozier
, Lab Chip
10
, 852
(2010
).24.
J.
Lim
, P.
Gruner
, M.
Konrad
, and J.-C.
Baret
, Lab Chip
13
, 1472
(2013
).25.
26.
Y. N.
Xia
and G. M.
Whitesides
, Annu. Rev. Mater. Sci.
28
, 153
(1998
).27.
M.
He
, X.-C.
Yuan
, N.
Ngo
, J.
Bu
, and V.
Kudryashov
, Opt. Lett.
28
, 731
(2003
).28.
U.
Stevanovic
, M.
Caselle
, S.
Chilingaryan
, A.
Herth
, A.
Kopmann
, M.
Vogelgesang
, M.
Balzer
, and M.
Weber
, in IEEE Conference on Design and Architectures for Signal and Image Processing (DASIP) (2012
).29.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4830046 showing the signal variation between the 100 channels for a fluorescein standard.
© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.