電泳微流體細胞機械性能自動測量裝置

基于介電泳結(jié)合設(shè)計的微流體自動獲取大量細胞力學數(shù)據(jù)該裝置集成了細胞捕獲、介電泳拉伸和細胞釋放功能及自動控制系統(tǒng)。

?一個微流控芯片中的細胞捕獲、介電泳拉伸和釋放

?自動測量方案，實現(xiàn)循環(huán)測量

?自動獲取大量電芯力學性能數(shù)據(jù)

?細胞力學性能介電泳測量的重大進展。

該系統(tǒng)是一種基于DEP的細胞力學性能高通量自動測量裝置，該裝置結(jié)合了新設(shè)計的集成多功能微流體裝置和自動控制方案。集成介電泳微流體裝置主要包括三個功能：

使用流體動力學在單細胞水平上進行陣列捕獲以避免細胞之間的相互作用并減少空間混亂；

使用DEP對細胞進行拉伸操作以有效測量細胞的機械性能，以及細胞釋放操作，

通過施加反向壓力沖洗已拉伸的細胞，從而為細胞機械性能的多批次測量提供可靠支持。

自動控制方案主要包括圖像處理模塊和硬件控制模塊。

前者用于實時測量細胞的拉伸并存儲細胞形狀變量，后者邏輯而恰當?shù)乜刂菩盘柊l(fā)生器和微流體泵，完成細胞的自動測量。介電泳微流體裝置與自動控制方案相結(jié)合，

以低人力需求獲得大量的機械特性數(shù)據(jù)。通過一系列實驗驗證了該系統(tǒng)的合理可行性。還獲得了大量的生物學數(shù)據(jù)來比較正常人臍靜脈內(nèi)皮細胞（HUVECs）和

TNF-α處理的HUVECs以及正常MCF-10A和細胞松弛素B（CB）處理的MCF-10A的力學性能。該方法解決了基于介電電泳測量細胞力學性能數(shù)據(jù)量小、人力需求高的問題，

不僅可靠性高，而且可以自動測量大量細胞，為基于DEP的測量方法的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

該系統(tǒng)是一種有效的非接觸式細胞測量方法，它利用粒子在不均勻電場下由于化效應(yīng)而運動的原理。基于介電泳的細胞電。

對實驗設(shè)備要求低，與其他技術(shù)即自動化技術(shù)相結(jié)合，有望實現(xiàn)高通量的細胞拉伸檢測。因此，基于介電泳的方法符合未來細胞力學性能測量的方向。

對“捕捉”、“拉伸”和“釋放”三種系統(tǒng)工作狀態(tài)進行了表征，實現(xiàn)了基于視覺反饋的硬件自動控制

• 測量率很高：可以自動逐批測量數(shù)據(jù)，平均測量速率約為每分鐘10個細胞（一批）。

• 自動測量方法可以在一個實驗中獲得1000多個細胞的有效測量數(shù)據(jù)

• 通過采用人工智能的識別策略，該方法比傳統(tǒng)的手動測量方法更準確。

• 高度自動化，大大降低了人類的需求，而傳統(tǒng)的DEP方法多使用圖像識別軟件來自動測量細胞

• 通過設(shè)計不同尺寸的微流體通道，可以實現(xiàn)與傳統(tǒng)方法相同的適用細胞類型范圍。比較如圖2D所示