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3D細(xì)胞介電電泳分析系統(tǒng)
1.系統(tǒng)介紹
介電電泳技術(shù)是一種重要的生物芯片技術(shù)，它利用在非均勻電場(chǎng)中生物顆?？梢员浑妶?chǎng)*化，且不同結(jié)構(gòu)和材料組成的生物顆粒具有不同響應(yīng)的原理，達(dá)到對(duì)它們進(jìn)行檢測(cè)、操控、運(yùn)輸、分離等目的。介電電泳技術(shù)實(shí)用性強(qiáng)發(fā)展迅速，其中3DEPtech是細(xì)胞介電電泳分析系統(tǒng)中是一個(gè)*新的、功能更強(qiáng)大的、更簡(jiǎn)單的技術(shù)，應(yīng)用范圍廣泛涉及生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)畜業(yè)、制藥等領(lǐng)域，應(yīng)用于干細(xì)胞的分化、癌細(xì)胞及**抗性的檢測(cè)、癌細(xì)胞凋亡的快速檢測(cè)、病毒顆粒的特性檢測(cè)、水質(zhì)的檢測(cè)、酵母細(xì)胞的存活狀態(tài)快速檢測(cè)，穿膜**對(duì)血細(xì)胞的影響等。
2.基本原理
介電電泳是在非均勻交流電場(chǎng)中，懸掛在一定介質(zhì)中的微粒因*化作用在與介質(zhì)接觸的表面誘導(dǎo)出電荷，這些電荷與非均勻電場(chǎng)相互作用導(dǎo)致粒子發(fā)生定向遷移。當(dāng)微粒處于非均勻電場(chǎng)中，此時(shí)感應(yīng)偶*子的兩邊大小不等，從而產(chǎn)生一個(gè)大小和方向都不相等的力，這個(gè)力就是介電力，介電力的大小取決于懸浮微粒的大小，懸浮微粒介電能力和所懸浮媒介的電特性（介電常數(shù)和電導(dǎo)率），電場(chǎng)強(qiáng)度和頻率，懸浮媒介的粘度等參數(shù)。由于懸浮于媒介中的微粒與媒介有著不同的介電能力（介電常數(shù)），微粒會(huì)被移動(dòng)向更強(qiáng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，稱為陽性介電電泳，或者更弱的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，稱之為陰性介電電泳（如圖1.所示）。
圖1.電場(chǎng)變化對(duì)微粒產(chǎn)生不同的作用力
Positive DEP-正介電泳力，Negative DEP-負(fù)介電泳力
3.系統(tǒng)亮點(diǎn)概述
1）體積小，節(jié)省空間。
3DEPtech 體積小，占用空間少，可以很方便的放置。
圖2. 3DEPtech系統(tǒng)
2）功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單，高效快速。
3DEPtech是目前***的介電電泳分析系統(tǒng)之一，功能強(qiáng)大，應(yīng)用涉及新藥研發(fā)、樣品準(zhǔn)備、診斷、體外細(xì)胞毒性檢測(cè)等方面，操作簡(jiǎn)單，只需簡(jiǎn)單的三個(gè)步驟。傳統(tǒng)的節(jié)電電泳使用的是微組裝設(shè)備，只能一次分析一個(gè)樣品，耗時(shí)2-3 h，而3DEPtech使用的是專業(yè)配套的DEP-well多孔板，一次能同時(shí)分析20個(gè)樣品，只需要10 s。另外相比于傳統(tǒng)的細(xì)胞介電電泳分析系統(tǒng)，3DEPtech增加了電*的面積，增加了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
 
圖3.DEP-Well使用
3）完全無需化學(xué)標(biāo)記，測(cè)后樣品無損傷，可以繼續(xù)后續(xù)操作
傳統(tǒng)的分子標(biāo)記方法是檢測(cè)細(xì)胞的化學(xué)變化，而DEP對(duì)細(xì)胞的生理變化比較敏感，如細(xì)胞胞質(zhì)的離子成分和組成，膜電位，膜電導(dǎo)，細(xì)胞形態(tài)、大小、形狀等，這些變化做標(biāo)記比熒光標(biāo)簽更有優(yōu)勢(shì)，能更快更早更準(zhǔn)確的檢測(cè)出細(xì)胞的變化，費(fèi)用更低；DEP檢測(cè)細(xì)胞的生理變化，操作對(duì)細(xì)胞樣品完全無損傷，操作后可以收回繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)，減少了重復(fù)制備樣品的繁雜步驟。
4）DEP-well采用*新的光譜技術(shù)
3DEP是一種新的光密度檢測(cè)系統(tǒng)，DEP-well技術(shù)核心是DEP光譜技術(shù)，光譜信號(hào)可以提供很多細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)的信息，可以檢測(cè)細(xì)胞在電場(chǎng)中的變化，是**或細(xì)胞*化的**指標(biāo)，根據(jù)細(xì)胞或**的性狀不同，光譜范圍可以調(diào)整，增大了實(shí)用性，可以檢測(cè)不同的生物顆粒，簡(jiǎn)化了操作步驟及減少了費(fèi)用，可以直接檢測(cè)樣品的生理變化，減少了假陽性或假陰性的產(chǎn)生。
圖4. DEP光譜
A typical DEP spectrum. Analysis allows determination of the membrane resistance (blue) and capacitance (red), and cytoplasm conductivity (lime).
5）一次性DEP-well 多孔設(shè)計(jì)，無交叉污染，經(jīng)濟(jì)節(jié)約，應(yīng)用廣泛。
設(shè)備使用的DEP-well是與設(shè)備配套的專業(yè)多孔板，使用新方法設(shè)計(jì)，價(jià)格便宜，一次性使用，不用擔(dān)心交叉污染的問題，可以一次測(cè)取不同的樣品，每個(gè)樣品設(shè)置多個(gè)平行對(duì)照；應(yīng)用范圍比較廣泛涉及到生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)畜業(yè)、制藥等領(lǐng)域，應(yīng)用細(xì)胞凋亡、干細(xì)胞分化、腫瘤細(xì)胞的檢測(cè)。
6)高通量連續(xù)快速分離不同細(xì)胞，進(jìn)行細(xì)胞分選
不同的細(xì)胞性狀不同，在電場(chǎng)中被*化產(chǎn)生的介電力的方向和大小也不同，根據(jù)介電電泳原理，利用3DEPtech就可以快速分離不同的細(xì)胞，達(dá)到對(duì)細(xì)胞進(jìn)行分選的目的；此設(shè)備分離細(xì)胞的效率達(dá)到mL/min，可以根據(jù)使用者的需求調(diào)整。
圖5. 微粒的分離
4. 應(yīng)用領(lǐng)域
目前DEP技術(shù)應(yīng)用涉及到生物制藥，生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)畜業(yè)和制藥等精提純和分析控制，納（微）米微粒的搭建，介電電泳分離生物芯片，在納米技術(shù)及傳感器制造的應(yīng)用、在綠色能源（燃料電池）方面的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)畜牧業(yè)的應(yīng)用以及動(dòng)植物、微生物、藻類以及來自動(dòng)物的不同細(xì)胞系，在癌細(xì)胞及**抗性的檢測(cè)、癌細(xì)胞凋亡的快速檢測(cè)、病毒顆粒的特性檢測(cè)、水質(zhì)的檢測(cè)、酵母細(xì)胞的存活狀態(tài)快速檢測(cè)，穿膜**對(duì)血細(xì)胞的影響，不同顆粒的快速分離等方面應(yīng)用比較廣泛。
應(yīng)用案例1. 利用DEPtech技術(shù)區(qū)別口腔細(xì)胞的正常狀態(tài)、癌變前狀態(tài)、癌變狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示這三種細(xì)胞狀態(tài)的胞膜有效電容以及胞質(zhì)電導(dǎo)率明顯是不同的，可以有效的鑒別出癌變細(xì)胞，為癌癥的**爭(zhēng)取時(shí)間。
應(yīng)用案例2. 利用DEP可以檢測(cè)干細(xì)胞的分化潛能，神經(jīng)干細(xì)胞可分化為神經(jīng)元細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，形狀大小相似，通過DEP的檢測(cè)可以快速的檢測(cè)神經(jīng)干細(xì)胞的分化情況及區(qū)分神經(jīng)元細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞。神經(jīng)干細(xì)胞用十字孢堿處理0、4、8、12、24、48h后檢測(cè)其細(xì)胞質(zhì)導(dǎo)電率，細(xì)胞膜表面電導(dǎo)率及電容，不同的時(shí)間得到不同的值，可以看到變化。
應(yīng)用案例3. 利用該技術(shù)研發(fā)的汽車尾氣催化/顆粒物捕獲裝置，可以使尾氣PM2.5 的排放濃度減少80%以上，如在怠速狀態(tài)下尾氣平均值由每立方米214 微克減少到每立方米41 微克，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2500 轉(zhuǎn)時(shí)PM2.5 瞬間數(shù)值由每立方米1195 微克減少到每立方米213微克。在工業(yè)除塵方面，DEP 對(duì)PM5以下顆粒物的去除率可以達(dá)到93%以上，而能耗方面只有現(xiàn)有處理裝置的40%，遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的袋式除塵器及高壓靜電除塵器。
5. 主要參數(shù)
主要檢測(cè)指標(biāo)：細(xì)胞形態(tài)，細(xì)胞膜變化、細(xì)胞質(zhì)導(dǎo)電率，細(xì)胞膜表面電導(dǎo)率及電容
芯片：1.0mm一次性芯片（20片裝），每片20孔，每孔可容納1000個(gè)細(xì)胞
頻率范圍：1KHz-20MHz
電??? 壓：交流電壓
檢測(cè)時(shí)間：10 s
檢測(cè)方式：一次多孔檢測(cè)，采用光譜技術(shù)，DEP Reader讀取
6. 參考文獻(xiàn)
1. Chu H, Doh I, Cho YH,A three-dimensional (3D) particle focusing channel using the positive dielectrophoresis (pDEP) guided by a dielectric structure between two planar electrodes. Lab Chip. 2009 Mar 7;9(5):686-91. (Impact Factor 5.697)
2. Yan S, Zhang J, Alici G, Du H, Zhu Y, Li W, Isolating plasma from blood using a dielectrophoresis-active hydrophoretic device.Lab Chip. 2014 Aug21;14(16):2993-3003.(Impact Factor 5.697)
3. Shim S, Stemke-Hale K, Tsimberidou AMet. Antibody-independent isolation of circulating tumor cells by continuous-flow dielectrophoresis Biomicrofluidics. 2013 Jan 16;7(1):11807. (Impact Factor 3.771)
4. F.H. Labeed et al, Differences in the biophysicalproperties of membrane and cytoplasm ofapoptotic cells revealed using dielectrophoresis,Biochimica et Biophysica Acta 1760 (2006) 922–929. (Impact Factor 5)
5. F.H.Labeed et al, Biophysical CharacteristicsReveal Neural Stem CellDifferentiation Potential,PLoS One Vol 6 Issue9 (2011): e25458.(Impact Factor 4.092)
6. H. J. Mulhall et al, Cancer, pre-cancer and normaloral cells distinguished by dielectrophoresis, AnalBioanal Chem (2011) 401:2455–246. (Impact Factor 4.771)
7. Fatima H. Labeed, et. Differences in the biophysical properties of membrane and cytoplasm of apoptotic cells revealed using dielectrophoresis. BBA Volume 1760, Issue 6, June 2006: 922–929. (Impact Factor 3.587)
8. Broche LM, Bhadal N, Lewis MP et. Early detection of oral cancer - Is dielectrophoresis the answer? Oral Oncol. 2007 Feb;43(2):199-203. Epub 2006 Sep 20.(Impact Factor 3.029)
9. Pareshkumar Patel, Gerard H. Markx,Dielectric measurement of cell death.Enzyme and Microbial Technology,Volume 43, Issue 7, 10 December 2008, Pages 463–470.(Impact Factor 2.966)
10. Patricio Godoy, Nicola J. Hewitt.et. Recent advances in 2D and 3D in vitrosystems using primary hepatocytes, alternative hepatocyte sources and non-parenchymal liver cells and their use in investigating mechanisms of hepatotoxicity, cell signaling and ADME. Arch Toxicol. 2013; 87: 1315–1530. (Impact Factor 2.966)
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