在酶工程领域，传统的平板筛选法一直是科研人员的常用手段。然而，这种方法存在着诸多局限性。科研人员需要逐一培养和检测酶，这一过程就像在茫茫大海中捞针，不仅要投入大量的时间和精力，且效率较为低下。这就导致传统人工方法进行筛选耗时较长，最终还可能得不到一个好的突变体，难以满足实际应用的需求。
天木生物的微流控装备就像一位拥有超凡能力的“筛选专家”，能够在极短的时间内对海量的酶样本进行高效处理，极大地提高筛选效率。一天时间内，传统方法处理几十个样本，而微流控技术可以处理上万个样本。同时，它又如同一位目光敏锐的“观察者”，能够精准捕捉到每个突变体的特征变化，从而精准筛选出活性更高、特异性更强的酶。此外，天木微流控平台具备高度集成化的特点，能够实现酶筛选过程的自动化与精准化控制，减少人为因素的干扰，提高筛选结果的可靠性。
目前四款微流控设备已发表案例的应用方向汇总
接下来，从天木生物微流控设备助力发表的众多科研成果中，选取两篇典型案例，深入探讨其在酶工程领域的应用与落地。
文献1
生物传感器+微流控：D-阿洛酮糖合成酶活性及稳定性的突破性改良
阿洛酮糖是一种低热量稀有酮己糖，具有降血糖、抗氧化等生理功能，是食品和医药领域的热门替代甜味剂。其生物合成依赖于酮糖3-差向异构酶（KEases），但现有酶存在催化效率低、稳定性差等问题，限制了工业生产及应用，急需开发催化效率更高、稳定性更强的KEases。传统筛选方法（如色谱分析、微孔板筛选）效率低，难以满足超高通量突变体库的筛选需求。
天津科技大学秦慧民教授团队基于结构指导的理性设计和定向进化，对D-阿洛酮糖3-差向异构酶（SfDAE）进行改造，构建了包含约200万个突变体的突变库，并使用高通量皮升级液滴单细胞分选系统DREM cell结合D-阿洛酮糖响应转录调节因子的遗传编码生物传感器，用于实时监测D-阿洛酮糖生成量，分选获得高产菌株，扩大培养后进行酶活检测。
DAEase突变体文库构建以及基于液滴的微流控筛选流程及采用高效液相色谱法进行的DAEase活性检测
经过多轮FADS的分选，最终鉴定出突变体M3-2，其催化效率比野生型SfDAE提高了17倍。突变体M3-2在D-果糖异构化为D-阿洛酮糖的反应中表现出更高的催化效率和热稳定性。
人工混合液滴库在分选过程中的时间序列图，显示检测到的荧光信号及分选前液滴与分选后阳性液滴的荧光显微图像
文献2
细菌生物传感器+微流控：筛选获得高活性色氨酸羟化酶，解锁5-羟色氨酸高效生产
5-羟色氨酸（5-HTP）是色氨酸代谢的中间产物，也是神经递质血清素的前体，具有调节情绪、改善睡眠、控制食欲等作用。与植物提取或化学合成相比，生物合成5-HTP具有成本低、效率高的优势。天然色氨酸羟化酶（TPH）在工业应用中存在活性不足和稳定性差的问题，限制了其大规模生产。本研究通过开发一种基于高通量皮升级液滴单细胞分选系统DREM cell的微流控液滴分选平台（DTSP），结合细菌生物传感器，实现了对TPH突变体的高效筛选。
本研究构建了两种细菌，一种酶生产菌（EPB）用于表达TPH突变体，一种检测菌（DB）用于检测L-色氨酸（L-Trp）的浓度。液滴内封装单个EPB细胞，进行L-Trp到5-HTP的转化后，再向液滴内注入检测菌后，根据剩余L-Trp的荧光信号分选n高活性突变体，检测其耐热性和活性，并进行结构分析。
基于液滴的超高通量微流控筛选平台（DTSP）
使用迭代饱和突变（ISM）对TPH进行定向进化，通过多轮定点突变筛选，获得关键突变体M4-1（D129L/Q132M/P103A/T236K），催化活性提升4.25倍，热稳定性提高3.2倍。液滴微流控筛选系统每小时可筛选36万个突变体，筛选效率远高于传统方法，在大规模突变库的筛选过程中有显著优势。
基于细菌生物传感器的5-HPE高通量微流控液滴分选通用流程示意图(A)突变体文库的封装和培养(B) DB细胞注射及液滴培养(C)阳性液滴分离
这些已发表的实际案例，能够让我们更直观地感受到微流控技术在酶工程领域的巨大潜力和实际应用价值。这些案例不仅可以为科研工作者提供宝贵的经验和借鉴，还能为该技术在更多场景的应用提供思路和方向。
天木生物创新不断，将持续解锁微流控技术在酶工程领域的无限可能，推动酶工程研究迈向新的高度，为生物科技产业的发展注入强大动力，让更多基于酶工程的创新成果助力行业发展。让我们一同期待在后续的案例探究中，发现更多令人惊喜的技术突破和应用成果。
在酶工程领域，传统的平板筛选法一直是科研人员的常用手段。然而，这种方法存在着诸多局限性。科研人员需要逐一培养和检测酶，这一过程就像在茫茫大海中捞针，不仅要投入大量的时间和精力，且效率较为低下。这就导致传统人工方法进行筛选耗时较长，最终还可能得不到一个好的突变体，难以满足实际应用的需求。
天木生物的微流控装备就像一位拥有超凡能力的“筛选专家”，能够在极短的时间内对海量的酶样本进行高效处理，极大地提高筛选效率。一天时间内，传统方法处理几十个样本，而微流控技术可以处理上万个样本。同时，它又如同一位目光敏锐的“观察者”，能够精准捕捉到每个突变体的特征变化，从而精准筛选出活性更高、特异性更强的酶。此外，天木微流控平台具备高度集成化的特点，能够实现酶筛选过程的自动化与精准化控制，减少人为因素的干扰，提高筛选结果的可靠性。
目前四款微流控设备已发表案例的应用方向汇总
接下来，从天木生物微流控设备助力发表的众多科研成果中，选取两篇典型案例，深入探讨其在酶工程领域的应用与落地。
文献1
生物传感器+微流控：D-阿洛酮糖合成酶活性及稳定性的突破性改良
阿洛酮糖是一种低热量稀有酮己糖，具有降血糖、抗氧化等生理功能，是食品和医药领域的热门替代甜味剂。其生物合成依赖于酮糖3-差向异构酶（KEases），但现有酶存在催化效率低、稳定性差等问题，限制了工业生产及应用，急需开发催化效率更高、稳定性更强的KEases。传统筛选方法（如色谱分析、微孔板筛选）效率低，难以满足超高通量突变体库的筛选需求。
天津科技大学秦慧民教授团队基于结构指导的理性设计和定向进化，对D-阿洛酮糖3-差向异构酶（SfDAE）进行改造，构建了包含约200万个突变体的突变库，并使用高通量皮升级液滴单细胞分选系统DREM cell结合D-阿洛酮糖响应转录调节因子的遗传编码生物传感器，用于实时监测D-阿洛酮糖生成量，分选获得高产菌株，扩大培养后进行酶活检测。
DAEase突变体文库构建以及基于液滴的微流控筛选流程及采用高效液相色谱法进行的DAEase活性检测
经过多轮FADS的分选，最终鉴定出突变体M3-2，其催化效率比野生型SfDAE提高了17倍。突变体M3-2在D-果糖异构化为D-阿洛酮糖的反应中表现出更高的催化效率和热稳定性。
人工混合液滴库在分选过程中的时间序列图，显示检测到的荧光信号及分选前液滴与分选后阳性液滴的荧光显微图像
文献2
细菌生物传感器+微流控：筛选获得高活性色氨酸羟化酶，解锁5-羟色氨酸高效生产
5-羟色氨酸（5-HTP）是色氨酸代谢的中间产物，也是神经递质血清素的前体，具有调节情绪、改善睡眠、控制食欲等作用。与植物提取或化学合成相比，生物合成5-HTP具有成本低、效率高的优势。天然色氨酸羟化酶（TPH）在工业应用中存在活性不足和稳定性差的问题，限制了其大规模生产。本研究通过开发一种基于高通量皮升级液滴单细胞分选系统DREM cell的微流控液滴分选平台（DTSP），结合细菌生物传感器，实现了对TPH突变体的高效筛选。
本研究构建了两种细菌，一种酶生产菌（EPB）用于表达TPH突变体，一种检测菌（DB）用于检测L-色氨酸（L-Trp）的浓度。液滴内封装单个EPB细胞，进行L-Trp到5-HTP的转化后，再向液滴内注入检测菌后，根据剩余L-Trp的荧光信号分选n高活性突变体，检测其耐热性和活性，并进行结构分析。
基于液滴的超高通量微流控筛选平台（DTSP）
使用迭代饱和突变（ISM）对TPH进行定向进化，通过多轮定点突变筛选，获得关键突变体M4-1（D129L/Q132M/P103A/T236K），催化活性提升4.25倍，热稳定性提高3.2倍。液滴微流控筛选系统每小时可筛选36万个突变体，筛选效率远高于传统方法，在大规模突变库的筛选过程中有显著优势。
基于细菌生物传感器的5-HPE高通量微流控液滴分选通用流程示意图(A)突变体文库的封装和培养(B) DB细胞注射及液滴培养(C)阳性液滴分离
这些已发表的实际案例，能够让我们更直观地感受到微流控技术在酶工程领域的巨大潜力和实际应用价值。这些案例不仅可以为科研工作者提供宝贵的经验和借鉴，还能为该技术在更多场景的应用提供思路和方向。
天木生物创新不断，将持续解锁微流控技术在酶工程领域的无限可能，推动酶工程研究迈向新的高度，为生物科技产业的发展注入强大动力，让更多基于酶工程的创新成果助力行业发展。让我们一同期待在后续的案例探究中，发现更多令人惊喜的技术突破和应用成果。
