任何物質(zhì)都有一定的介電特性，在外加電場之下，它們會受到不同程度的*化，而順著外加電場的方向來排列。如果外加不均勻的電場，*化的微粒會受到介電泳動力(dielectrophoretic force)的影響，造成不同程度的漂移。簡而言之，*化(polarizable)的微粒在不均勻(non-uniform)的外加電場中所發(fā)生的運動，便稱為「介電泳動」。利用不均勻電場來操縱微小物體的介電泳動技術(shù)，除了可藉由交流頻率的調(diào)控來切換其模式(正、負)之外，介電泳動也具有大量平行處理的潛力，再結(jié)合光學微影技術(shù)的運用，讓單一晶片上具備許多獨立操作的微孔槽，而每一微孔槽都可經(jīng)由介電泳動的機制來操縱微小粒子。這即是微介電泳槽技術(shù)(DEP-Well Technology)的基礎(chǔ)。
**性新技術(shù)
介電泳技術(shù)雖已發(fā)展數(shù)十年，但由于傳統(tǒng)介電泳普遍為2D，需在單一樣本內(nèi)改變頻率做數(shù)小時以上的觀測，且由于能放置細胞數(shù)量少，導致實驗變異性大，跨入門檻高。
3DEP整合了微電*微孔槽晶片、光學感應偵測系統(tǒng)、自動訊號擷取系統(tǒng)及自動化分析軟體等，將介電泳此一技術(shù)**商品化進入市場；不但操作門檻降低，更有高度的穩(wěn)定性與再現(xiàn)性，讓介電泳細胞分析從理論變成真實可靠的應用。
**晶片設(shè)計
拋棄式的晶片設(shè)計讓實驗之間不會有交叉污染的機會；樣本的分析小從病毒微粒，大到心肌細胞都適用，整個實驗樣本不需標定也不會傷害樣本。
實驗時20個孔洞同時給與不同頻率進行偵測，只需數(shù)秒就可得到實驗結(jié)果，跳脫了過往費時費工的限制；3D孔洞的設(shè)計可放入大量的樣本，以明暗度的變化來量化DEP-Force，使實驗的穩(wěn)定性與再現(xiàn)性達到可商業(yè)化的標準。
自動化分析軟件
20個孔洞中的明暗度變化直接換算為DEP-Force，中間省略了繁復的物理公式。藉由環(huán)境導電度與電場強度、大小等參數(shù)的固定之下，軟件會自動進一步計算出細胞膜導電度(membrane conductance)、細胞膜電容度(membrane capacitance)、細胞質(zhì)導電度(cytoplasm conductivity)和細胞質(zhì)介電度(cytoplasm permittivity)，讓細胞在介電泳下的分析獲得更多的資訊。
介電泳分析細胞的方式，并不像一般的分子標記偵測細胞的化學性變化，而是偵測細胞的物理性變化，包括有：細胞質(zhì)離子含量和組成、膜電位、膜的導電性、形態(tài)學和表面粗糙度、尺寸和形狀的形式。由于各種細胞具有不同的介電特性(導電率、介電常數(shù))，當受到某種程度的非均勻交流電場時，會誘發(fā)細胞上電荷有不同程度的*化現(xiàn)象，細胞將因其不同的介電特性而受到正或負的介電泳力，在此力的作用下會移動到不均勻電場的特定位置，利用此特性即可鑒別不同介電特性的細胞，如腫瘤細胞與正常細胞的介電特性有顯著的差異。再由于此法不會破壞細胞且適合微小化，目前已成功應用于分離水中**、酵母菌細胞，且能分辨出血液中之癌癥細胞及紅血球細胞。
微介電泳槽技術(shù)(DEP-WELL TECHNOLOGY)
微介電泳槽技術(shù)乃是將不均勻電場設(shè)計在3D的微小孔槽中，并可將細胞直接置于微小孔中進行介電泳動分析的一種**技術(shù)。
3DEP使用**的微孔晶片，晶片上的20個微孔壁都由正負交錯的電*所構(gòu)成以形成不均勻電場；20個孔洞中之每一微孔(裝載約1000個細胞)于實驗時會同時給與不同的頻率(10k~20M-Hz)使細胞有不同程度的*化，再藉由攝像機來辨別孔洞的明暗度變化，以量化樣本的介電泳強度；當DEP-negative時細胞會被推擠到孔洞中間，拍照時暗度提升，當DEP-positive時細胞會被吸附到孔洞壁上，拍照時亮度提升。不同類型的細胞，擁有不同的介電特性，各孔洞的明亮度也會有所不同。
干細胞分化潛力的早期鑒定
若在干細胞分化之前就可判斷其偏好分化的方向，將可協(xié)助未來干細胞的挑選和臨床應用。
此研究使用已經(jīng)確認會分化為Neural-Cells的SC27與確認會分化為Astrocytes的SC23人類神經(jīng)干細胞進行測試分析。
分化前兩細胞不論是型態(tài)與marker表現(xiàn)都幾乎一致，無法以現(xiàn)行方法分辨。但介電泳實驗則可證實兩個樣本在membrane-capacitance有顯著差異，表示兩樣本之間細胞膜的介電特性有所差異，雖然從影像上無法分辨，但以介電泳偵測方式則可看出端倪；且不論在人類與小鼠和不同細胞代數(shù)之間都獲得一致的結(jié)果。因此遵循此標準，未來將可在早期就判定此神經(jīng)干細胞分化的趨向
細胞早期癌化的監(jiān)測
目前許多癌癥由于發(fā)現(xiàn)時已是末期，因此**機率相對降低，若能提早發(fā)現(xiàn)并**將可大幅降低死亡率，可惜的是目前許多分子診斷的方式也難以早期發(fā)現(xiàn)正常細胞轉(zhuǎn)化成癌癥細胞的征狀。
使用human oral keratinocytes(HOK)、dysplastic oral-keratinocytes(DOK)及oral squamous cell carcinomas(H357, H157)進行細胞物理性質(zhì)的分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著細胞惡性的程度增加，其Effective Membrane Capacitance逐漸上升，代表其細胞膜的完整性降低；同時Cytoplasmic Conductivity逐漸下降，表示其細胞質(zhì)內(nèi)的導電度下降。借此方式，可從病人口腔直接收集樣本，進行早期的分析診斷。
Cancer, pre-cancer and normal oral cells distinguished by dielectrophoresis.
H.J. Mulhall et al, Anal Bioanal Chem. 2011.
**抗藥性快速檢測
近來具有抗藥性的**感染逐年增加，因此快速評估***是否具有殺死**的效果就變得相當重要。但傳統(tǒng)的紙錠擴散試驗(Disk diffusion test) 大約需要24小時，在測試結(jié)果出來之前，病人仍處在危險之中。
以E. coli為例，加入40-μg/mL-polymyxin-B，在一小時及兩小時后可觀察到E. coli的細胞膜導電度(Gspec)與電容度(Cspec)有相當程度的上升，而細胞質(zhì)導電度(σcyto)則是明顯的下降；此結(jié)果表示此***造成E. coli細胞膜嚴重的破損，進一步使得細胞質(zhì)內(nèi)的離子滲漏出來。此測試方式不但可在數(shù)秒之內(nèi)就知道***對**的效果，且敏感性與穩(wěn)定性也相當可靠。
Rapid determination of antibiotic resistance in E. coli using dielectrophoresis.
K.F. Hoettges et al, Phys Med Biol. 2007.
**毒性評估
**劑量與細胞存活率的關(guān)聯(lián)性是評估**使用濃度的重點，快速而又準確的定量**毒性將可大幅縮短實驗時間。由于**處理后，細胞膜形態(tài)與胞內(nèi)離子濃度的變化比生化標志的出現(xiàn)更為快速，因此可以利用介電泳技術(shù)快速評估**對細胞的反應(圖A)。
使用Doxorubicin**處理K562細胞4小時后，即可使用介電泳技術(shù)觀察細胞死亡情形(白色柱狀)，且此結(jié)果與傳統(tǒng)利用Trypan-blue的方法一致(灰色柱狀圖)，不同之處在于Trypan -blue需在**處理72小時后才有反應，若處理4小時則無法分辨差異(黑色柱狀圖)(圖B)。此現(xiàn)象反映在不同的細胞株中，表示此技術(shù)可用來快速評估**毒性
應用范圍:
DEP-Well-技術(shù)應用領(lǐng)域*為廣泛，由于不同生理狀態(tài)的細胞或**，其介電特性皆不同，因此可用來檢測干細胞分化能力、細胞凋亡、分辨正常細胞與腫瘤細胞、分辨血液中之癌癥細胞(Circulation Tumor Cell, CTC)與紅血球細胞、檢測**種類與抗藥性等，*適合用在**毒性測試與口腔癌檢測。
