新型微流控芯片利用局部電場高效“捕獲”細(xì)胞

自我數(shù)字化介電泳（Self-Digitization Dielectrophoretic, SD-DEP）芯片和硬幣差不多大小，具有兩個(gè)平行微通道（50微米深 x 35微米寬 x 3.2厘米長），由許多微腔室連接一些與其它細(xì)胞不同的微小細(xì)胞會產(chǎn)生很大的影響。例如，某些個(gè)體癌細(xì)胞可能不利于特定的化學(xué)療法，從而導(dǎo)致本來可以治愈的患者復(fù)發(fā)。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，在德國期刊《應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie）上，科學(xué)家們推出了一款可以操縱單個(gè)細(xì)胞并隨后進(jìn)行核酸分析的微流控芯片。該技術(shù)利用局部電場高效“捕獲”細(xì)胞（介電泳）。

對單個(gè)細(xì)胞的分子分析能夠幫助更好地理解異質(zhì)細(xì)胞在疾病發(fā)展中的作用，開發(fā)個(gè)性化醫(yī)療中有效的治療方法。在大量其它細(xì)胞中識別出單個(gè)細(xì)胞對診斷醫(yī)學(xué)而言是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。必須對細(xì)胞進(jìn)行分類、保存、將其轉(zhuǎn)移到另一個(gè)容量極?。? 1 μL）的容器中，然后進(jìn)行分子分析。

傳統(tǒng)方法通常非常耗時(shí)且復(fù)雜，并且不可靠且低效，還有可能會損壞細(xì)胞活性，識別過程需要較大的樣本量，具有高污染風(fēng)險(xiǎn)，和/或需要昂貴的儀器。

來自美國西雅圖華盛頓大學(xué)（University of Washington），埃姆斯愛荷華州立大學(xué)（Iowa State University）和西雅圖賀勤森癌癥研究中心（Fred Hutchinson Cancer Research Center）的科學(xué)家們憑借微流控技術(shù)克服了上述難題。使用少量的溶劑且不需要標(biāo)記細(xì)胞，所有必要步驟都可以在專門研制的微流控芯片上可靠進(jìn)行。與傳統(tǒng)微流控芯片相比，這種芯片既不需要復(fù)雜的制備技術(shù)，也不需要微閥或攪拌器等組件。

自我數(shù)字化介電泳（Self-Digitization Dielectrophoretic, SD-DEP）芯片和硬幣差不多大小，具有兩個(gè)平行微通道（50微米深 x 35微米寬 x 3.2厘米長），由許多微室連接。微通道的開口僅15微米寬，一根薄的電極沿通道長度延伸。微通道和微室內(nèi)填充緩沖液，施加交流電壓，并將樣品添加到其中一個(gè)微通道中。由Robbyn K. Anand和Daniel T. Chiu領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在他們的實(shí)驗(yàn)中使用了白血病細(xì)胞。

電場的局部最大值出現(xiàn)在微室的狹窄入口處，進(jìn)入微室的細(xì)胞會被“困住”。由于入口尺寸與細(xì)胞的平均尺寸相近，因此每個(gè)微室的入口只能捕獲到一個(gè)單細(xì)胞。當(dāng)關(guān)閉交流電，并通過注入隨后分析所需的試劑來增加流速時(shí)，單個(gè)細(xì)胞將會沖進(jìn)微室，然后加入一種油性液體以密封微室，然后細(xì)胞被溶解，核酸被釋放并增多，可通過標(biāo)記基因鑒定為白血病細(xì)胞。

在未來的研究中，研究人員希望利用該芯片來確定與白血病細(xì)胞耐藥性相關(guān)的基因突變的分布，從而防止疾病復(fù)發(fā)的可能。