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3D細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中生物顆?？梢员浑妶?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，達到對它們進行檢測、操控、運輸、分離等目的。介電電泳技術(shù)實用性強發(fā)展迅速，其中3DEPtech是細胞介電電泳分析系統(tǒng)中是一個*新的、功能更強大的、更簡單的技術(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)用于干細胞的分化、癌細胞及**抗性的檢測、癌細胞凋亡的快速檢測、病毒顆粒的特性檢測、水質(zhì)的檢測、酵母細胞的存活狀態(tài)快速檢測，穿膜**對血細胞的影響等。
2.基本原理
介電電泳是在非均勻交流電場中，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相互作用導(dǎo)致粒子發(fā)生定向遷移。當微粒處于非均勻電場中，此時感應(yīng)偶*子的兩邊大小不等，從而產(chǎn)生一個大小和方向都不相等的力，這個力就是介電力，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），電場強度和頻率，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)），微粒會被移動向更強的電場強度的方向，稱為陽性介電電泳，或者更弱的電場強度的方向，稱之為陰性介電電泳（如圖1.所示）。
圖1.電場變化對微粒產(chǎn)生不同的作用力
Positive DEP-正介電泳力，Negative DEP-負介電泳力
3.系統(tǒng)亮點概述
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）功能強大、操作簡單，高效快速。
3DEPtech是目前***的介電電泳分析系統(tǒng)之一，功能強大，應(yīng)用涉及新藥研發(fā)、樣品準備、診斷、體外細胞毒性檢測等方面，操作簡單，只需簡單的三個步驟。傳統(tǒng)的節(jié)電電泳使用的是微組裝設(shè)備，只能一次分析一個樣品，耗時2-3 h，而3DEPtech使用的是專業(yè)配套的DEP-well多孔板，一次能同時分析20個樣品，只需要10 s。另外相比于傳統(tǒng)的細胞介電電泳分析系統(tǒng)，3DEPtech增加了電*的面積，增加了檢測的準確性。
 
圖3.DEP-Well使用
3）完全無需化學(xué)標記，測后樣品無損傷，可以繼續(xù)后續(xù)操作
傳統(tǒng)的分子標記方法是檢測細胞的化學(xué)變化，而DEP對細胞的生理變化比較敏感，如細胞胞質(zhì)的離子成分和組成，膜電位，膜電導(dǎo)，細胞形態(tài)、大小、形狀等，這些變化做標記比熒光標簽更有優(yōu)勢，能更快更早更準確的檢測出細胞的變化，費用更低；DEP檢測細胞的生理變化，操作對細胞樣品完全無損傷，操作后可以收回繼續(xù)進行后續(xù)試驗，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系統(tǒng)，DEP-well技術(shù)核心是DEP光譜技術(shù)，光譜信號可以提供很多細胞膜和細胞質(zhì)的信息，可以檢測細胞在電場中的變化，是**或細胞*化的**指標，根據(jù)細胞或**的性狀不同，光譜范圍可以調(diào)整，增大了實用性，可以檢測不同的生物顆粒，簡化了操作步驟及減少了費用，可以直接檢測樣品的生理變化，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，無交叉污染，經(jīng)濟節(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，價格便宜，一次性使用，不用擔心交叉污染的問題，可以一次測取不同的樣品，每個樣品設(shè)置多個平行對照；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)用細胞凋亡、干細胞分化、腫瘤細胞的檢測。
6)高通量連續(xù)快速分離不同細胞，進行細胞分選
不同的細胞性狀不同，在電場中被*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胞，達到對細胞進行分選的目的；此設(shè)備分離細胞的效率達到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)用以及動植物、微生物、藻類以及來自動物的不同細胞系，在癌細胞及**抗性的檢測、癌細胞凋亡的快速檢測、病毒顆粒的特性檢測、水質(zhì)的檢測、酵母細胞的存活狀態(tài)快速檢測，穿膜**對血細胞的影響，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)別口腔細胞的正常狀態(tài)、癌變前狀態(tài)、癌變狀態(tài)。實驗結(jié)果顯示這三種細胞狀態(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胞，為癌癥的**爭取時間。
應(yīng)用案例2. 利用DEP可以檢測干細胞的分化潛能，神經(jīng)干細胞可分化為神經(jīng)元細胞和神經(jīng)膠質(zhì)細胞，形狀大小相似，通過DEP的檢測可以快速的檢測神經(jīng)干細胞的分化情況及區(qū)分神經(jīng)元細胞和星形膠質(zhì)細胞。神經(jīng)干細胞用十字孢堿處理0、4、8、12、24、48h后檢測其細胞質(zhì)導(dǎo)電率，細胞膜表面電導(dǎo)率及電容，不同的時間得到不同的值，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)動機轉(zhuǎn)速達到2500 轉(zhuǎn)時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PM5以下顆粒物的去除率可以達到93%以上，而能耗方面只有現(xiàn)有處理裝置的40%，遠優(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)
主要檢測指標：細胞形態(tài)，細胞膜變化、細胞質(zhì)導(dǎo)電率，細胞膜表面電導(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個細胞
頻率范圍：1KHz-20MHz
電??? 壓：交流電壓
檢測時間：10 s
檢測方式：一次多孔檢測，采用光譜技術(shù)，DEP Reader讀取
6. 參考文獻
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