La cuantificación de moléculas secretadas por células, por ejemplo, citocinas, es fundamental para la caracterización de las respuestas inmunitarias. Los ensayos de captura de citoquinas que utilizan anticuerpos diseñados para anclar las moléculas secretadas a las células secretoras se utilizan ampliamente para caracterizar las respuestas inmunitarias, ya que permiten la identificación sensible y la recuperación de células que responden viables. Sin embargo, si las citocinas se difunden lejos de las células secretoras, las células no secretoras también se identificarán como células que responden. Aquí encapsulamos células inmunitarias en gotitas microfluídicas y realizamos ensayos de captura de citoquinas en gotas para limitar la difusión de las citoquinas secretadas. Utilizamos dispositivos microfluídicos para encapsular rápidamente células NK-92 MI asesinas naturales únicas y sus células objetivo K562 en gotitas microfluídicas. Realizamos ensayos de captura de IFN-γ en gotas y demostramos que las células NK-92 MI reconocen las células diana dentro de las gotas y se activan para secretar IFN-γ. La encapsulación de gotas evita la difusión de productos secretados a células vecinas y reduce drásticamente tanto los falsos positivos como los falsos negativos, en comparación con los ensayos realizados sin gotas. En una muestra que contiene un 1% de positivos verdaderos, la encapsulación reduce, del 94% al 2%, el número de células positivas verdaderas que aparecen como negativas; en una muestra que contiene un 50% de positivos verdaderos, el número de células no estimuladas que aparecen como positivas se reduce del 98% al 1%. Después de que las células se liberan de las gotitas, las citoquinas secretadas permanecen capturadas en las células inmunitarias secretoras, lo que permite el aislamiento de poblaciones altamente enriquecidas para células inmunitarias efectoras activadas. La encapsulación de gotas se puede utilizar para reducir el fondo y mejorar la detección de cualquier ensayo de secreción unicelular.