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方法文章

机械-节点-孔传感：一种用于多参数单细胞黏弹性测量的快速无标记平台

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⸱

DOI：

10.3791/64665

⸱

2022年12月2日

 ,  ,  ,  ,  , 
1Graduate Program in Bioengineering, University of California, Berkeley and University of California, San Francisco, 2Department of Mechanical Engineering, University of California, Berkeley, 3Department of Electrical Engineering and Computer Sciences, University of California, Berkeley

* These authors contributed equally

本文内容

摘要

本文介绍一种利用基于电子学的微流控平台——机械节点孔传感（mechano-NPS）技术，对单个细胞进行机械表型分析的方法。该平台在测量细胞弹性与黏性等生物物理特性的同时，可保持每秒1至10个细胞的中等通量。

摘要

细胞的力学特性参与了多种生物过程和疾病，从干细胞分化到癌症转移均涉及其中。传统的细胞力学特性测量方法，如原子力显微镜（AFM）和微吸管抽吸法（MA），能够获取丰富的信息，反映细胞完整的黏弹性响应；然而，这些方法通量极低，存在明显局限性。高通量方法如实时变形性流式技术（RT-DC）仅能获取有限的力学信息，通常局限于单一参数读数，仅反映细胞的弹性特性。相比之下，力学节点孔传感技术（mechano-NPS）是一种灵活、无需标记的微流控平台，能够在中等通量条件下实现对细胞多参数黏弹性特性的测量，填补了上述方法之间的空白。该技术采用直流（DC）测量法，在细胞通过微流控通道时对其进行监测，记录细胞在通过狭窄收缩区域之前、期间和之后的尺寸与速度。这些信息（即尺寸和速度）被用于量化每个细胞的横向变形程度、抗变形能力以及变形后的恢复能力。总体而言，这种基于电子学的微流控平台可提供多种细胞黏弹性参数，从而更全面地揭示细胞的力学状态。由于该方法对样本前处理要求极低，采用简单的电子测量手段（而非高速相机），并利用标准的软光刻技术进行器件制备，因此该平台的实施简便、易于获取，且可灵活适配下游分析。该平台所具备的灵活性、实用性与高灵敏度，已为多种不同类型细胞提供了独特的力学信息，未来在基础科学研究与临床诊断中具有广泛的应用潜力。

引言

单个细胞是具有动态特性的黏弹性材料1。多种内部和外部过程（例如有丝分裂的启动或细胞外基质[ECM]的重塑）会影响细胞的结构和组成2,3,4，常常导致产生与其当前状态相适应的独特生物物理特性。特别是，机械特性已被证明是细胞发育、生理状态和病理状态的重要生物标志物，能够提供有价值的定量信息，从而补充传统的分子和遗传学研究方法5,6,7。例如，Li 等人最近描述了耐药性与药物敏感性急性早幼粒细胞白血病细胞之间的力学差异，同时利用RNA-seq技术发现了差异表达的细胞骨架相关基因8。通过理解单细胞力学与细胞功能之间复杂的相互作用，机械表型分析在基础科学研究和临床诊断的革新中具有广泛的应用前景9。

目前测量单细胞力学性质最广泛采用的工具是原子力显微镜（AFM）。尽管AFM能够实现高分辨率、局部化的细胞力学特性测量，但其通量仍受限于<0.01 个细胞/秒10。另一种方法是光子拉伸器，其利用两束发散的激光捕获并形变悬浮的单个细胞11，但通量仅略高，限制在<1 个细胞/秒12。近年来微流控技术的进步催生了新一代用于快速单细胞力学评估的装置12,13。这些技术利用狭窄的收缩通道14,15、剪切流16或流体动力拉伸17，可在10–1,000 个细胞/秒的通量下快速形变细胞18。尽管这些方法的测量速度远高于传统技术，但通常以牺牲高通量能力为代价，仅提供有限的力学读数（补充 表1）。 上述所有快速微流控方法均聚焦于基本的单参数指标，例如通过时间或形变率，这些指标仅反映细胞的弹性特性。然而，鉴于单细胞固有的黏弹性本质，对细胞进行可靠而全面的力学表征，不仅需要考虑弹性组分，还必须纳入黏性响应。

机械节点孔传感（mechano-NPS）2,8（图1A）是一种微流控平台，可克服现有单细胞机械表型分析技术的局限性。该方法能够以每秒1-10个细胞的中等通量，同时测量多个生物物理参数，包括细胞直径、相对变形能力以及变形后的恢复时间。该技术基于节点孔传感（NPS）19,20,21,22,23,24，其原理是采用四电极探针测量法，检测细胞通过被较宽区域（称为"节点"）分段的微流控通道时所调制的电流脉冲。调制电流脉冲的产生是由于细胞部分阻塞了各段（即"孔"）和节点中的电流流动，其中在前者中阻塞的电流多于后者。在mechano-NPS中，其中一个通道段——"收缩通道"——的宽度小于细胞直径；因此，细胞必须发生形变才能通过整个通道（图1B）。细胞直径可通过细胞在进入收缩通道前通过节点孔时产生的子脉冲幅度来确定（图1B、C）。此处，|ΔInp| 表示细胞位于孔中时的电流下降值， 其与细胞体积与孔体积之比 Vcell/Vpore 成正比2,8,19。细胞刚度可通过 ΔTc 确定，即细胞通过收缩通道时产生的显著增大的子脉冲持续时间（图1B、C）。较硬的细胞通过通道所需时间比较软的细胞更长2,8。最后，细胞的"恢复"能力，即细胞在形变后恢复至原始大小和形状的能力，可通过细胞在通过收缩通道后继续通过后续节点孔时产生的一系列子脉冲来评估（图1B、C）。恢复时间 ΔTr 是指电流子脉冲恢复到细胞被挤压前子脉冲幅度所需的时间。总体而言，当细胞通过微流控通道时所产生的调制电流脉冲被记录并分析，以提取相关的单细胞力学参数（图1D）2,8。

该基于电子技术的微流控平台的可重复性和易用性此前已有报道25。此外，该平台为单细胞力学表型分析提供了较低的技术门槛。微流控器件采用标准的软光刻技术制备。测量硬件由低成本组件构成，包括一个简单的印刷电路板（PCB）、电源、前置放大器、数据采集板（DAQ）和计算机。最后，已有用户友好的代码可用于数据采集与分析，便于直接实施。该力学表型分析技术能够区分非恶性与恶性乳腺及肺上皮细胞系的细胞群体，分辨原代人乳腺上皮细胞中的不同亚群，并表征细胞骨架扰动及其他药理学试剂处理的影响2,8。总体而言，该平台是一种有效的单细胞力学表型分析方法。

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方案

1. 设计装置几何结构

  1. 选择尺寸测量和回收区段的宽度时，应使其宽于待测最大细胞的直径，同时保持足够的信噪比（SNR）。参见 补充表 2 有关不同细胞系的尺寸和回收片段宽度的示例。
  2. 选择收缩段宽度，以对将进行力学表型分析的细胞的平均尺寸施加30%–40%的应变。应变定义为 静态平衡公式 ε=(d-wc)/d，用于机械系统中应变的计算公式，其中 d 是细胞直径和 wc 收缩通道宽度2,8。参见 补充表 2 针对不同细胞系的各种收缩段宽度。
    注意：如果希望比较直径差异显著的细胞类型或条件，应使用不同的装置设计，并针对每种细胞类型/条件采用特定的收缩段宽度。
  3. 为每种独特的设备几何结构设计一个参考装置。这是确定 De微流控通道中定径孔段的有效直径。
    注意：参考装置与主装置具有相同的几何结构。唯一的修改是收缩段的宽度应与定径孔段相等，以便使用已知尺寸的聚苯乙烯微球进行校准。加宽收缩段可防止校准过程中聚苯乙烯微球堵塞收缩通道。校准过程在步骤4.1和5.3.1中进一步描述。也可使用市售的细胞计数仪进行校准，此时无需参考装置。该过程在步骤4.2中描述。
  4. 选择通道高度时，应确保目标中最大的细胞在收缩段内能够完全伸展且不受限制2确保通道高度大于 h分钟 用于科学研究中量纲分析的公式 sqrt(d³/wc) 方程 （这假设细胞在变形前呈球形，且在变形过程中沿通道长度和高度方向发生等距变形）。
    注意：根据当前子脉冲的幅度， 平衡，ΔI/I ∝ Vcell/Vpore，方程，细胞体积，孔体积，电信号分析，尺寸越大 h分钟 信噪比总体越低。
  5. 使用计算机辅助设计软件，根据选定的通道宽度设计并制作光刻掩模。示例文件见于 补充文件 1将微流控掩模设计放大1.5%，以补偿聚二甲基硅氧烷（PDMS）从负向母模剥离后的收缩。
    注意：只要整个阵列的尺寸不超过晶圆大小，便可在同一块掩模上包含多种器件补充图 1A).
  6. 设计并制作一个带有电极的光掩模，用于对微流控器件的电流进行四探针测量图1D）。示例文件见于 补充文件 1.
    注意：只要电极阵列不超过玻片的尺寸，就可以在单个掩膜上包含多个电极补充图1B).

2. 制备器件（图2）

  1. 在玻璃基底上制备电极图案。
    1. 根据产品说明书，将正性光刻胶旋涂、图形化并处理到普通玻璃载片上。该过程的一个示例如 补充文件2 所述。
    2. 进行金属沉积、剥离和金蚀刻。
      1. 在载片上沉积75 Å的钛（Ti）、250 Å的铂（Pt）和250 Å的金（Au）薄膜。使用电子束蒸发法执行此步骤的一个示例如 补充文件3 所述。
      2. 将载片浸入丙酮中15分钟，以去除多余的金属。
      3. 在通风橱中，使用一次性移液管将金蚀刻液滴加到将暴露于微流控通道区域的电极部分，如 补充图2 所示。注意避免将蚀刻液滴到载片其他位置。
        警告：金蚀刻液可能引起皮肤和眼睛刺激。切勿吸入蒸气，切勿吞食。请小心操作，佩戴适当的个人防护装备（PPE），并根据当地废弃物处理规定处置废液。
      4. 用去离子水（DI水）冲洗载片，并用干燥氮气（N2）吹干。
    3. 若在同一玻璃载片上制作多个电极，则将载片切割成单个芯片。
      1. 使用玻璃切割工具沿电极图案边界在载片上划痕。
      2. 沿划痕处折断玻璃，将载片分割为单个芯片。
    4. 在显微镜下目视检查电极。确保各个电极之间无开路，且电极之间无短路。
  2. 制备通道的负向母模。
    1. 根据产品说明书，将SU-8环氧树脂光刻胶旋涂、图形化并处理到抛光的硅片上。该过程的一个示例如 补充文件2 所述。
    2. 使用轮廓仪测量结构高度，并在显微镜下目视检查结构（补充图3）。确保所需几何形状清晰明确。
  3. 采用软光刻技术模制PDMS通道。
    1. 在一次性杯子中按10:1的质量比称取弹性体和交联剂以配制PDMS。
      注意：对于直径为3英寸的硅片，30 g PDMS已足够。
    2. 用一次性叉子剧烈搅拌PDMS约30秒，直至PDMS呈不透明且含有气泡。
    3. 将PDMS置于真空腔中脱气约30–90分钟，或直至PDMS变为透明且无可见气泡。
    4. 将带有SU-8母模的硅片放入一次性培养皿中，并将PDMS浇注于硅片中心。
    5. 将含有PDMS和硅片的培养皿放入真空腔中脱气约30分钟，或直至PDMS中无残留气泡。
    6. 在烘箱或加热板上于80 °C条件下烘烤PDMS 2小时。
    7. 使用锋利刀片切割并从SU-8负向母模上取下PDMS。
    8. 使用锋利刀片将模制的PDMS块切割成单个模具。
    9. 使用一次性活检打孔器在PDMS上打出进样口和出样口的通孔。为获得最佳效果，建议每块PDMS使用新的打孔器。更锋利的打孔器可产生边缘光滑的孔，减少可能堵塞收缩通道的颗粒物。
      注意：通孔直径应略小于管路的外径。例如，若使用外径为1/32英寸的聚四氟乙烯（PTFE）管路，则应打1.5 mm的孔。
  4. 将玻璃/电极基底与PDMS通道键合。
    1. 用甲醇（≥99.8%）清洗电极玻璃载片，并用干燥N2吹干。
    2. 先用透明胶带清洁PDMS器件，然后用异丙醇（IPA）和去离子水（DI；18 MΩ/cm2）冲洗，再用干燥N2吹干。随后再次用透明胶带清洁一次。
    3. 将带有预制电极的玻璃基底和已准备好的PDMS模具（结构面朝上）放入等离子清洗机中。
    4. 在氧气等离子体中处理2分钟（100–300 mTorr，30 W）。
    5. 将PDMS模具（结构面朝下）对准并贴合到带有预制电极的玻璃基底上。
      注意：等离子处理后的PDMS与玻璃一旦接触即刻发生键合，因此后续无法再进行对准调整。为便于对准，可在等离子处理后的玻璃表面滴加20 µL甲醇与去离子水的2:1稀释液。该甲醇溶液可在处理后的玻璃与PDMS之间形成物理屏障，允许进行对准调整。若使用甲醇溶液，需将对准并贴合好的器件在50 °C下烘烤2小时，以蒸发溶液并完成键合过程。
    6. 在显微镜下目视检查键合后的器件。确保电极与通道几何结构对准正确。

3. 测量细胞（图1D）

  1. 准备压力源、PCB、台式硬件和数据采集软件。
    1. 使用夹具将微流控装置连接到PCB。PCB的示例见补充文件4（GERBER文件）和补充文件5（原理图、电路板及PCB元件清单文件）。
      1. 将夹具的弹簧加载针与微流控装置上的电极接触焊盘对齐，并将夹具的排针与PCB上的孔对齐。
      2. 将夹具的排针牢固插入PCB的孔中，确保弹簧加载针保持与电极接触焊盘对齐。
    2. 设置并连接电子硬件。
      1. 使用双香蕉插头转卡口式尼尔-康塞曼（BNC）母头适配器和BNC电缆，将电源的两个输出端口连接至PCB的供电电压端口。
      2. 打开电源，将连接至BNC内导体的输出设为+15 V，另一个输出设为-15 V，并启用两个输出以供电给电路。
      3. 使用BNC电缆将电源的第三个输出端口连接至PCB的输入电压端口。将该输出设置为所需的施加电压，但在实验开始前不要启用。
      4. 使用BNC电缆将PCB的输出电流端口连接至电流前置放大器的输入端。
      5. 使用BNC电缆将电流前置放大器的输出连接至数据采集系统的BNC接线端子块的一个模拟输入端。可选地，在BNC电缆线路中串联一个模拟低通滤波器，以滤除高频干扰。
        注：为提高信噪比（SNR），可将PCB和装置置于厚金属屏蔽罩内。所有BNC电缆和流体管路均可通过在屏蔽罩上钻孔引出。
    3. 在个人计算机（PC）上安装并配置所需软件。
      1. 开启压力控制器并将其连接至PC。根据制造商说明安装所需的压力控制器软件。
      2. 在PC上安装MATLAB及数据采集工具箱。确保已安装数据采集系统所需的驱动程序，以便MATLAB数据采集工具箱接口能够识别该系统。
      3. 从 https://github.com/sohnlab/node-pore-sensing-public 下载随附的数据采集脚本“NPS.m”。
    4. 打开并配置数据采集脚本。
      1. 设置正确的值以初始化数据采集会话，包括厂商ID、DAQ设备ID和模拟输入通道号（脚本中的第34–36行）。
        注：可通过“daq.getDevices”或“daqlist”函数查找设备ID。
      2. 设置所需的采样率（脚本中的第23行）。为获得最佳结果，采样率应至少设为10 kHz。
  2. 准备细胞悬液。
    1. 配制含2%胎牛血清（FBS）的1×磷酸盐缓冲液（PBS）溶液，并使用0.22 µm滤膜过滤。
    2. 根据所选细胞系的标准细胞培养方案进行细胞培养和制备。将细胞重悬于上述含2% FBS的1×PBS溶液中，浓度为1–5 × 105 个细胞/mL。实验期间将细胞置于冰上保存。
  3. 测量细胞的物理特性。
    1. 将细胞样品装入管路并连接至装置入口。
      1. 使用剃刀或锋利刀片切割30 cm长的PTFE管路。
      2. 将管路一端连接至鲁尔锁式注射器，用注射器从管路另一端吸取细胞样品。
      3. 小心地将管路插入装置的入口。
      4. 将管路的另一端连接至微流控压力控制器。
        注：可在微流控压力控制器与管路之间加装滤器，以防止液体倒流进入压力控制器。
    2. 运行实验。
      1. 在压力控制器软件中设置所需的恒定驱动压力，使样品充满装置。
        注：压力通常为2–21 kPa。流速应足够慢以产生清晰的脉冲信号，但又足够快以保证足够的通量。
        1. 若微流控通道中形成气泡，采用盲端填充法：堵塞装置出口，并在入口施加低压，迫使空气通过透气性PDMS材料排出。通道中残留气泡会导致电流基线不稳定，影响测量准确性。
        2. 若微流控通道被碎屑堵塞，可在施加驱动压力的同时轻压PDMS装置顶部、通过开关压力实现“脉冲”式高压冲击，或拔出并重新插入管路以清除堵塞。若碎屑仍无法清除，可能需要更换新装置。
      2. 旋转电源上的电压旋钮设置所需电压，并按下开启按钮启用电压输出。
        注：电压通常为1–5 V。应选择能满足足够信噪比的最低电压。所有待比较条件应使用相同电压。
      3. 打开电流前置放大器，并将灵敏度（A/V）设为尽可能低；或在不使前置放大器过载且不超过DAQ最大模拟输入电压的前提下，将增益（V/A）设为尽可能高。本研究中灵敏度设为10-7 A/V。
        注：合适的灵敏度/增益值取决于施加电压以及微流控通道的基线电阻。
      4. 点击MATLAB功能区菜单中的绿色运行按钮，启动数据采集脚本NPS.m，开始采集并保存数据。
      5. 结束实验时，点击图形窗口左下角的停止按钮以终止数据采集脚本。按下电源的开启按钮关闭输出。在压力控制器软件中将压力源设为零压力。
      6. 此时可暂停实验，进行以下一项或多项操作：
        1. 更换当前装置为新装置。
        2. 重新装填管路，加入更多细胞样品。
          注：为避免样品交叉污染，测量不同类型或条件的细胞时应使用新的装置。
        3. 将装置从PCB上卸下，通过显微镜检查通道状态。若需使用同一装置重新开始实验，需注意避免引入气泡。插入管路至装置入口时，可能需要轻轻推动注射器活塞，使细胞样品始终位于管路末端。

4. 校准微流控装置

  1. 选项1：在参考装置中测量聚苯乙烯微球。
    1. 选择一种尺寸小于定径通道的聚苯乙烯微球。
    2. 将1.5%的Tween和聚苯乙烯微球加入细胞实验中使用的过滤PBS和FBS溶液中，微球浓度为1-3 × 105 个/mL。
    3. 按照第3节所述步骤进行实验，使用步骤1.3中描述的参考装置，并施加与实验过程中相同的电压。根据微球通过定径孔时产生的电流下降平均幅度以及微球的已知直径，计算De，具体方法见第5节。
  2. 选项2：使用独立的测量设备单独测量细胞大小。
    1. 不采用步骤4.1中的方案，而是使用市售的细胞大小测量仪器测量样品中细胞的平均尺寸。此情况下无需参考装置。根据细胞通过定径孔时产生的平均电流下降值以及测得的平均细胞直径，计算De，具体方法见第5节。

5. 分析数据以提取细胞表型

注意：数据处理可使用 MATLAB 命令行接口程序文件 mNPS_procJOVE.m 在 https://github.com/sohnlab/NPS-analysis-JOVE 上完成。更多操作说明请参见补充文件 6。

  1. 预处理数据（图3A).
    1. 通过将电流-电压前置放大器所用的增益值应用于数据采集系统获取的原始数据，计算测得的电流值。
    2. 通过对接收的原始电流测量数据应用矩形平滑函数和/或低通滤波器，去除高频噪声。随后，将滤波后的数据重采样至较低的采样率，并计算对应于此较低采样率的时间戳数据。
    3. 通过应用非对称最小二乘平滑等方法，计算拟合的基线电流信号26.
    4. 通过计算预处理后电流数据中相邻数据点之间的差值，得到其近似一阶导数（差分信号）。
  2. 识别细胞事件并提取子脉冲数据（图3B).
    1. 通过检查预处理后的数据来筛选候选细胞事件。排除与其他细胞事件重叠的细胞事件（即重合事件）。补充图4），基线拟合较差，或出现意外或错误的脉冲形状（例如，通道中可能存在堵塞）。
    2. 提取每个细胞事件的子脉冲数据。
      1. 每个节点-孔段将在整体信号脉冲内表现为相应的子脉冲图1B、C）通过计算差分信号达到局部最小值的时间点来确定每个子脉冲的起始位置。通过计算差分信号达到局部最大值的时间点来确定每个子脉冲的结束位置。
      2. 将每个子脉冲的宽度确定为起始时间点与结束时间点之间的时间间隔。通过计算起始时间点至结束时间点之间所有数据点的测量电流与基线电流之差的平均值，确定每个子脉冲的幅度。
  3. 基于子脉冲数据确定每个细胞事件的细胞力学表型。
    1. 测定细胞直径 d 根据Deblois和Bean定义的方程24:
      静态平衡公式，用于科学研究与分析的示意图中的 ΔI/I 方程
      其中 ΔI/I 是定尺亚脉冲中亚脉冲幅度与基线电流的平均比值， De 是通道的有效直径（在步骤4中测量），以及 L 是节点-孔道的总长度。
      1. De 通过计算平均值来确定 ΔI/I 由已知直径的颗粒（细胞或微珠，见步骤4）产生，以该已知直径作为 d，并解决 公式 1 用于 De.
    2. 量化细胞对变形的抵抗能力。
      1. 测定流体流速 U流 通过利用已知的片段长度和测量得到的每个子脉冲持续时间，计算定尺寸子脉冲中的平均细胞速度。
      2. 测定全细胞变形指数（wCDI），由 Kim 等人定义2 作为：
        wCDI 公式方程；毛细管通道参数；流体动力学；热传递分析
        其中 Lc 是收缩段的长度， h通道 是通道高度，以及 ΔTc 是收缩子脉冲的持续时间。
    3. 确定细胞从形变中恢复的时间，定义为恢复子脉冲的幅度首次达到与定径子脉冲平均幅度相差在8%以内的时刻2.
    4. 计算细胞在收缩段内的横向变形。
      1. 计算收缩段的有效直径（De,c由 Kim 等人所定义2: 静力平衡公式，De,c = De√(wc/wnp)，用于分析的方程，教学用途。，其中 wc 是收缩段的宽度，以及 wnp 是所有其他片段的宽度。
      2. 计算等效球体直径 dc 通过再次使用Deblois和Bean定义的方程，计算细胞在收缩过程中的相关参数24:
        静态平衡方程；ΔIc/Ic 公式；数学推导过程
        其中 ΔIc/Ic 是收缩亚脉冲中亚脉冲幅度与基线电流的比值 Lc 是收缩段的长度。
      3. 计算细胞的伸长长度 L变形 如 Kim 等人所述2:
        静力平衡方程，用于表示变形体积的计算，记为公式4。
      4. 最后，计算细胞的横向形变 δ变形，由 Kim 等人定义2 是 静态平衡公式 δ<sub>deform</sub>=L<sub>deform</sub>/D<sub>cell</sub>，形变分析。.

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结果

本文介绍的力学表型分析平台是一种简单且多功能的方法，可用于中等通量地测量单个细胞的生物物理特性。细胞在恒定压力驱动下流经微流控通道（图1A）。当细胞通过时，利用数据采集硬件记录微流控通道的长度以及产生的电流脉冲信号。所采集的信号（图1B、C）随后通过基于MATLAB开发的定制软件进行处理，以提取相关的单细胞力学特性。图1D展示了该实验方案的图形化概述。

制备器件时，首先制备负极主模具，并用于浇铸PDMS（图2）。成功的主模具如补充图3所示，其微流控通道具有光滑、垂直的侧壁，且无任何缺陷（图4Ai）。在制备初始主模具时应格外小心，因为在制备不良的晶圆（补充图3）中，任何缺陷都会传递到后续所...

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讨论

使用这种机械表型分析技术测量单个细胞的机械特性包括三个阶段：器件制备、数据采集和数据分析。在每个阶段中，都有一些关键因素可能显著影响实验结果。在器件制备过程中，通道几何结构的一致性以及器件之间的均匀性对于获得准确且可重复的结果至关重要。具体而言，每个器件的侧壁应相对光滑（图4Ai），且在重复制备的器件中通道高度应相近。任何存在部分阻碍细胞流动缺陷的器件，尤其是收缩通道中的缺陷（图4Aii），均应予以弃用。使用通道几何结构中存在明显缺陷的器件将导致不准确且不可重复的结果。在数据采集过程中，用户必须能够识别数据收集期间通道中是否发生堵塞。一个示例脚本"NPS.m"（可在 https://github.com/sohnlab/node-pore-sensing-public 获取）可显示实时电流测量值，使用户能够实时监测通道状态和细胞通过事件。堵塞特征性的脉冲信号如 图4B所示。特别需要注意的是收缩通道中仍允许部分细胞通过的堵塞情况，因为细...

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披露

L. L. S 持有美国专利第 11,383,241 号：“机械节点孔传感”（Mechano-node-pore sensing），发明人为 J. Kim、S. Han 和 L. L. Sohn，授权日期为 2022 年 7 月 12 日。

致谢

本研究获得了美国国家生物医学成像与生物工程研究所（NIBIB 1R01EB024989-01）和美国国家癌症研究所（NCI 1R01CA190843-01）资助项目的支持。A. L. 和 R. R. 获得了H2H8协会研究生研究奖学金的支持。K. L. C. 获得了美国国家科学基金会研究生研究奖学金和Siebel学者奖学金的支持。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
丙酮J.T. Baker5356-05纯度（气相色谱）  ≥ 99.5%（https://us.vwr.com/store/product/6057739/acetone-99-5-vlsi-j-t-baker）
铝箔n/an/a
模拟低通滤波器ThorLabsEF504≤240 kHz 通带，同轴 BNC 穿通接头 (https://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=EF504#ad-image-0)
活检穿孔器Integra Miltex33-31AA-P/251毫米，一次性，带活塞（https://mms.mckesson.com/product/573313/Miltex-33-31AA-P25）
刀片n/an/a
BNC 电缆波莫纳电子2249-C-12https://www.digikey.com/en/products/detail/pomona-electronics/2249-C-12/603323?utm_adgroup=射频同轴电缆&utm_source=google&utm_
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