基于介电电泳的微流控细胞分离芯片的研究进展-分析化学.PDF

第43卷 分析化学 (FENXI HUAXUE)摇 评述与进展 第2期 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2015年2月 ChineseJournal of Analytical Chemistry 300~309 DOI:10.11895/j.issn.0253鄄3820.140793 基于介电电泳的微流控细胞分离芯片的研究进展 陈礼摇 郑小林摇 胡 宁摇 杨 军摇 罗洪艳摇 姜 帆摇 廖彦剑* (重庆大学生物工程学院,生物流变科学与技术教育部重点实验室, 视觉损伤与再生修复重庆市重点实验室,重庆400030) 摘摇 要摇 细胞分离技术是细胞分选和细胞种群纯化的重要手段,在生物、医学、农业、环境等许多领域都有重 要的应用,是当前生化分析领域的国际研究热点。 本文介绍了基于介电电泳的微流控细胞分离芯片的研究现 状,阐述了介电电泳的工作原理,并依据细胞尺寸、电极形状、外加信号方式等影响细胞介电电泳的关键因素 对不同类型的微流控细胞分离芯片进行了详细介绍,并对该技术的未来发展趋势做了展望。 关键词摇 介电电泳;细胞分离;微流控芯片;电极;评述 1摇 引摇 言 [1] 细胞分离作为一个重要的纯化过程 ,在生物研究和分析诊断中有着极其重要的应用。 许多基于 细胞的研究领域,如临床诊断、环境监测、食品加工以及制药工业等都需要进行目标细胞的高灵敏度检 测和高纯度加工,上述基础及应用研究工作的开展都依赖于细胞分离技术[2~5]。 针对悬浮液中生物微 粒的电磁操作是目前生物分析领域的一个研究热点,细胞分离也是其中一个重要内容。 [6] 传统的细胞分离方法主要分为两类 :第一类是依靠细胞本身的尺寸、重力特性进行分离,如离心 法、重力沉积法等,这类方法分离精度较低,分离时间较长且操作复杂,对细胞活性有较大影响;第二类 则需要细胞间接带电或者外加磁性物质,最后在电场或者磁场作用下进行细胞分离,如电泳法、磁性分 离法等,这类方法通常需要对细胞进行预处理,在细胞表面附着其它物质,且在分离之后难以去除附着 物,对于细胞存活率影响较大,操作流程繁琐,价格不菲。 同时,上述细胞分离方法通常需要旋流器、流 式细胞仪等专业设备,存在体积大、操作人员需进行专业培训、成本昂贵等缺点,限制了其广泛应用。 [7] 由电泳技术发展而来的介电电泳(Dielectrophoresis,DEP) 打破了前者要求微粒带电的限制,能让 电中性微粒在空间非均匀直流或者交流电场的作用下,发生极化而沿场强变化方向受到介电电泳力 [8] (净力),并在介电电泳力作用下发生移动。 自1978年Pohl 将介电电泳引入生物和化学领域,特别是 将该技术应用于传统电泳无法高效解决的细胞分离和操纵难题以来,该技术就一直受到各国研究者的 [9] [10~12] 重视并不断发展完善 。 较传统电泳方法而言,该技术具有许多优点 ,如不需要标记抗体,从而 可避免细胞在分离过程中因抗体反应而发生生物性质改变;所用低强度的交变电场对细胞的作用是 “非破坏性冶的,大量研究结果已经证明其不会改变细胞的生长及分裂性质;使用灵活,电场强度、频率、 相位都容易调控,便于自动化操作;同时,介电电泳分离方法还可与其它方法结合使用,以达到最佳的细 胞分离检测效果。 近年来,随着介电电泳技术的理论成熟和微流控芯片加工技术的飞速发展,利用微流控芯片体积 小、造价低廉、液体流动可控、消