Name: 使用交流介电泳分离非转移性（MCF-7）和非肿瘤（MCF-10A）乳腺癌细胞的微流体装置 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-08-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 33 s
Description: 了解交流介电泳微流控技术，通过恒定电导率与变频电场实现MCF-7乳腺癌细胞与MCF-10A正常乳腺上皮细胞的分离模拟。该方法为癌症免疫治疗提供了新的细胞分选策略。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本研究由巴基斯坦高等教育委员会资助。

注意：本方案使用多物理场仿真软件 COMSOL，通过交流介电泳技术模拟对非转移性乳腺癌细胞（MCF-7）和非肿瘤性乳腺上皮细胞（MCF-10A）的可控分选。
1. 芯片设计与参数选择
<ol>
	<li>打开多物理场仿真软件并选择 空白模型. 右键单击 全球定义 并选择 参数. 导入所提供的参数 表1 作为文本文件导入全局定义，或逐项输入数值。</li>
	<li>选择 添加组分 从主页选项卡中添加一个 二维组分右键单击几何体，然后通过双击文件导入模型文件。</li>
	<li>选择一种空白材料，并使用该材料的属性 表1.</li>
	<li>选择 添加物理学 从“主页”选项卡中输入 AC/DC。在 AC/DC 节点下，选择“电流” 物理学 在电场与电流的子节点下。</li>
	<li>右键单击 电流 并选择 当前保护状况, 绝缘，以及 电势 用于绝缘通道壁并为电极分配电势的子节点。</li>
	<li>选择 添加物理学 从“主页”选项卡中，然后在 流体流动 节点，选择 蠕动流体物理 在子节点下 单相流. 右键单击 单相流 并利用将芯片边界渲染为墙壁 壁 子节点</li>
	<li>右键单击 单相流 并添加两个入口子节点和一个出口子节点。</li>
	<li>使用入口子节点分配入口，并使用法向入口 流速 作为 边界条件使用出口子节点来指定出口。</li>
	<li>选择 添加物理学 从“主页”选项卡中，然后在 流体流动 节点，选择 粒子示踪流体力学 在子节点下 示踪粒子追踪.</li>
	<li>右键单击 粒子示踪 节点并添加以下子节点：壁面、双粒子属性子节点、两个入口子节点、一个出口子节点、两个介电泳力子节点和一个拖曳力子节点。
	<ol>
		<li>设置 颗粒特性 对于MCF-7和MCF-10A细胞，使用 颗粒性质 子节点。从参数中选择粒子属性 全球定义 部分</li>
		<li>加入 拖曳力 用于将介电泳力分配给两种类型的细胞的子节点。</li>
		<li>添加 颗粒性质 在此情况下，从参数部分添加壳层子节点以模拟哺乳动物细胞。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>从主页选项卡中选择 添加网格 并选择 细网筛选择 构建网格 从主页选项卡构建网格。</li>
	<li>从主页选项卡中，点击 添加研究 添加三个研究步骤。 研究步骤1 用于模拟频率响应；使用一个 频域 子节点
	<ol>
		<li>为模拟蠕动流，选择一个 稳态研究 节点。添加两个与时间相关的步骤，以模拟存在介电泳力和不存在介电泳力的条件。</li>
		<li>对于无介电泳条件，选择 物理学与变量选择，勾选标题为 修改模型配置 用于研究步骤，并禁用 介电电泳步骤对于介电泳条件，请勿禁用。保存文件并按下 计算 运行模拟所需。 
		注意：用于分离非转移性乳腺癌细胞（MCF-7）和非肿瘤乳腺上皮细胞（MCF-10A）的微流控芯片设计有两个独立的进样口，分别用于细胞混合物流和流体动力聚焦流，其宽度分别为 20 µm 和 40 µm，如图所示 补充图1 和 补充图2.</li>
		<li>分配频率（f0）在 频域 子节点和电压使用 电势 平面电极的子节点（295 µm 宽度）沿分选室顶侧壁放置。在出口处，使用“冻结”壁面条件以可视化已分选的颗粒。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 数学模型与计算分析
<ol>
	<li>通过建立计算流体动力学（CFD）研究，验证在微流控装置内分离非转移性乳腺癌细胞与非肿瘤乳腺上皮细胞的操作参数。 
	注意：多物理场仿真软件（交流/直流，微流控，以及 颗粒追踪 模块）被用于此目的。控制方程及理论背景在文中已详细给出。 补充文件 1通过使用文献中报道的非转移性乳腺癌细胞（MCF7）和非肿瘤性乳腺上皮细胞（MCF-10A）的介电特性对模型进行了验证31,32，总结如下 表1.</li>
	<li>通过细胞混合入口以1:1的比例引入非转移性乳腺癌（MCF7）和非肿瘤乳腺上皮（MCF-10A）细胞系，进行CFD模拟。
	<ol>
		<li>首先，进行网格独立性研究，以优化模拟的网格尺寸33. 
		注意：为确定操作参数的最佳解决方案，进行了网格独立性研究。选取了五组不同网格尺寸，以量化实现解收敛所需的最优单元尺寸。观察发现，当定义网格的单元总数为635（较粗网格）时，如图所示 补充图 3A，分选效率最低，部分MCF7细胞流向底部出口，如图所示 补充图 3B当网格尺寸增加至精细时，定义该网格的单元数量也增加至2,288。在此情况下，分选效率达到最高，MCF7和MCF-10A细胞均向各自对应的出口移动。进一步模拟了更精细的网格，此时定义网格的单元数量增加至3,188。然而，分选效率在此之后未再发生变化。因此，我们可以有把握地认为，在本研究中，精细网格尺寸的效果最佳。</li>
		<li>求解两组计算流体动力学（CFD）研究。</li>
		<li>对于第一组，右键单击 研究 1 并加入 参数扫描 子节点。按下 + 添加流体介质电导率“σ”的符号m以流体介质电导率 σ 作为扫描变量，进行参数扫描研究m 电导率范围为 0.01 S/m 至 2.5 S/m，保持施加频率 f (Hz) 恒定在 800 kHz。</li>
		<li>对于第二组，进行 参数扫描 通过在保持流体介质电导率 σ 不变的情况下，将施加的交流频率从 100 kHz 调整至 100 MHz，进行研究m，每种情况下均固定为 0.4 S/m。该 σm 该值是根据首次CFD研究的结果选定的，因为在该值下观察到MCF-7与MCF-10A之间的分离程度最大。</li>
		<li>介电泳力（DEP）的强度，FDEP (-)，作用于导电介质中电介质球形颗粒的力由公式1T给出34: 
		FDEP <img alt="静电平衡方程图，ΣF=0，包含介电常数和电场变量。" src="/files/ftp_upload/63850/63850eq01.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="公式 1">  [1] 
		在介电泳力子节点下使用公式1。在公式1中， r 显示粒子半径，其中 FDEP 被施加；K (-) 称为 Clausius-Mossotti 因子； εm (－) 表示介质的介电常数；E（V/m）为电场的均方根值。</li>
		<li>在介电泳力子节点下，对球形粒子使用公式2。 
		<img alt="断裂力学的数学公式；K 应力强度因子；方程分析" src="/files/ftp_upload/63850/63850eq02.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="公式 2">     [2] 
		在公式 2 中， <img alt="静力平衡方程 ΣFx=0，示意图，用于物理概念教学。" src="/files/ftp_upload/63850/63850eq03.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="公式 3"> (-) 表示施加介电泳力的粒子的复介电常数； <img alt="静力学平衡方程 ΣFx=0 示意图；用于阐释物理学研究中的力平衡原理。" src="/files/ftp_upload/63850/63850eq04.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="方程 4"> (-) 表示包围颗粒的流体的复介电常数。复介电常数 <img alt="静力平衡方程 ΣFx=0，示意图，用于物理概念教学" src="/files/ftp_upload/63850/63850eq03.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="公式 3"> 和 <img alt="静力平衡方程 ΣFx=0 示意图；用于阐释物理学研究中的力平衡原理。" src="/files/ftp_upload/63850/63850eq04.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="方程 4"> 定义如下35:</li>
		<li>在介电泳力子节点下，对球形颗粒使用公式3： 
		<img alt="复数介电常数方程，符号强调电模量，物理公式分析。" src="/files/ftp_upload/63850/63850eq06.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="公式 6">     [3] 
		在公式 3 中，εp (-) 表示粒子复介电常数的实部；εm (-) 表示粒子周围流体的复介电常数的实部；σp (S/m) 表示粒子电导率；σm (S/m) 表示粒子周围介质的电导率；ω (Hz) 为施加电场的频率。 
		注意：Re(K) 的符号决定了 F 的极性DEP若 Re(K) 的符号为负，则粒子受到负向介电泳力（nDEP）；反之，若 Re(K) 的符号为正，则表示粒子受到正向介电泳力（pDEP）。对于 Clausius-Mossotti 因子（K），其取值范围在 -1 到 1 之间。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>使用修正后的公式3来模拟哺乳动物细胞等结构更复杂且具有多层结构的生物细胞。 
	K (<img alt="数学符号 ξₚ, ξₘ；在高级研究的方程或科学方法中具有相关性。" src="/files/ftp_upload/63850/63850eq07.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="方程 7">) = <img alt="静力平衡公式，Σε&#x27;eq−ε&#x27;m/Σε&#x27;eq−2ε&#x27;m，用于力学分析" src="/files/ftp_upload/63850/63850eq08.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="方程 8">     [4] 
	在公式 4 中， <img alt="显示研究背景下静态平衡概念的平衡方程图 ξ_eq。" src="/files/ftp_upload/63850/63850eq09.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="公式 9"> (-) 同时包含细胞质的复介电常数， <img alt="静态平衡；公式：ξ&#x27;cyto." src="/files/ftp_upload/63850/63850eq10.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="公式 10"> (-)，以及细胞膜的复介电常数 <img alt="静力平衡方程：ε&#x27;mem 符号。" src="/files/ftp_upload/63850/63850eq11.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="方程 11"> （-），具体如下所示：36</li>
	<li>使用公式 5 求解“<img alt="静态平衡方程 ξ_eq，用于力学平衡分析的符号。" src="/files/ftp_upload/63850/63850eq12.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="公式 12">": 
	<img alt="静力平衡公式；物理学与工程学计算中使用的方程。" src="/files/ftp_upload/63850/63850eq13.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="方程 13">     [5] 
	在公式5中， R细胞 （米）和 R膜 (m) 分别表示细胞质和细胞膜的半径。</li>
	<li>然后，使用公式4绘制癌细胞和健康细胞的克劳修斯-莫索提因子实部 Re(K) 随外加电场的变化关系。计算克劳修斯-莫索提因子的实部 Re(K)，以量化粒子所受的介电泳力（DEP）。</li>
	<li>右键单击 结果 节点，添加 颗粒评估 子节点，在表达式部分输入 fpt.deff1.K 绘制粒子1的CM因子 fpt.deff2.K 用于颗粒2。 
	注意：正文中列出的所有实验步骤均可在实验视频中查看（视频 1).</li>
</ol>

作者声明不存在潜在的利益冲突。

已有文献报道微流控装置可用于细胞培养、捕获和分选47,52,53。在洁净室中制备此类装置成本较高，因此必须通过计算流体动力学（CFD）模拟来量化所提出微流控装置的输出性能与效率。本研究提出了一种基于交流介电电泳的微流控装置的设计，并对其进行了模拟，旨在根据非转移性乳腺癌细胞（MCF-7）与非肿瘤乳腺上皮细胞（MCF-10A）介电特性的差异，实现两者的连续分离23。
通过施加交流电场来操作该设备 通过 一组嵌入单个微流控分选通道内的双微电极，用于根据MCF-7和MCF-10A细胞的介电特性对其进行分离。该装置的分离效率通过计算模拟，针对不同培养基电导率值及一系列施加的交流频率进行了评估。结果表明，最佳施加交流频率和培养基电导率值分别为0.8&#160;MHz 和 0.4 S/m。施加 1.5 V 的低电压p-p ...

在乳腺组织内部及周围形成的恶性肿瘤是全球女性乳腺癌的常见病因，造成严重的健康问题1。在转移发生之前，乳腺肿瘤若能在早期被发现，可通过手术治疗；但如果被忽视，则可能扩散至肺部、脑部和骨骼，对患者生命造成严重威胁。晚期阶段的治疗手段，如放疗和化学疗法，往往伴随严重的副作用2。近期研究表明，乳腺癌的早期诊断可使死亡率降低60%3。因此，开发个性化的早期检测方法至关重要。为此，来自不同科学与技术领域的研究人员已利用微流控技术开发用于乳腺癌早期诊断的装置4。这些方法包括细胞亲和微色谱、磁激活微细胞分选器、基于尺寸的癌细胞捕获与分离，以及芯片上的介电泳（DEP）技术5,6。文献报道的这些微流控技术能够实现对细胞的精确操控、实时监测以及对明确定义样本的分选，因而在许多诊断和治疗应用中发挥着中间关键步骤的作用5。将这些分选机制与微流控系统整合，可实现对目标细胞灵活且可靠的操控7,8,9,10。此类整合的主要优势之一在于能够处理纳升至微升级别的流体样本，并可调控样本流体的电学特性。通过调节微流控装置内悬浮液的电导率，可依据细胞的大小及其介电性质的差异实现细胞分选11,12。
在这些技术中，芯片式介电泳动（DEP）通常更受青睐，因为它是一种无需标记的细胞分选技术，可利用生物样本的电学特性进行操作。已有文献报道，DEP可用于操控DNA13、RNA14、蛋白质15、细菌16、血细胞17、循环肿瘤细胞（CTCs）18以及干细胞19等生物样本。利用DEP对生物样本进行分选的微流控装置在文献中已有广泛报道20。已有研究报道了基于储液池的DEP微流控（rDEP）装置，用于分选活酵母细胞与非活酵母细胞，并可保护细胞免受电化学反应的不利影响21,22。Piacentini等人报道了一种带锯齿结构的微流控细胞分选器，可将红细胞与血小板分离，分选效率达97%23。已有研究报道采用非对称孔道和嵌入式电极的芯片式DEP装置，用于分选活细胞与非活细胞24。Valero和Demierre等人通过在通道两侧引入两组微电极阵列，对锯齿结构微流控细胞分选器进行了改进25,26，从而有助于将细胞聚焦于通道中心。Zeynep等人提出了一种基于DEP的微流控装置，用于从白细胞中分离并富集MCF7乳腺癌细胞27。他们报道在1 MHz频率和10–12 Vpp的施加电压下，从白细胞中提取MCF7细胞的效率介于74%–98%之间。补充表1对基于DEP的微流控分选装置在设计、电极构型及操作参数（施加频率和电压）方面进行了定性与定量比较。
最近，研究人员尝试在微流控芯片内测量乳腺上皮细胞（MCF-10A）与非转移性乳腺癌细胞（MCF-7）介电行为的差异28,29。Jithin 等人还利用开放式同轴探针技术，在200 MHz至13.6 GHz频率范围内表征了不同癌细胞系的介电响应30。MCF-7与MCF-10A细胞系在介电响应上的差异可用于在运行过程中实现细胞分离，并有望推动个性化早期诊断设备的开发。
本文利用交流介电泳技术，模拟实现了对非转移性乳腺癌细胞（MCF-7）和非肿瘤乳腺上皮细胞（MCF-10A）的可控分选。电场变化区域影响微流控芯片内部的分选过程。所提出的技术易于实现，并可将分选方法集成到多种微流控芯片结构中。通过计算流体动力学（CFD）模拟，研究了在细胞悬浮液介质电导率变化条件下对非转移性乳腺癌细胞与非肿瘤乳腺上皮细胞的分离效果。模拟结果表明，在保持电导率恒定的情况下，通过调节施加电场的频率，可实现对癌细胞与健康细胞分离过程的控制。

<table><tbody><tr><td>COMSOL</td><td>COMSOL</td><td></td><td>多物理场仿真软件</td></tr></tbody></table>

利用交流介电泳分离非转移性（mcf-7）与非肿瘤性（mcf-10a）乳腺癌细胞的微流控芯片装置

Microfluidic Device for the Separation of Non-Metastatic (MCF-7) and Non-Tumor (MCF-10A) Breast Cancer Cells Using AC Dielectrophoresis

介电泳装置能够基于样本中癌细胞在外加电场作用下的极化原理，以无标记、低成本、稳定且准确的方式实现对癌细胞的检测与操控。本文展示了如何利用微流控平台，通过流体动力介电泳（HDEP）从细胞混合物中实现非转移性乳腺癌细胞（MCF-7）与非肿瘤乳腺上皮细胞（MCF-10A）的高通量连续分选。在HDEP微流控芯片中，通过在两个并排布置、间距为微米级的电极之间建立电场，非肿瘤乳腺上皮细胞（MCF-10A）会因表现出负介电泳效应而在主通道内被推离，而非转移性乳腺癌细胞由于其电导率高于膜电导率，在细胞培养基中悬浮时则不受影响，沿原路径流动。为验证该原理，研究人员针对不同培养基电导率进行了仿真，并研究了细胞分选行为。通过参数化研究，确定合适的细胞混合物电导率为0.4 S/m。在保持培养基电导率恒定的条件下，通过调节电场频率，确定了0.8 MHz的适当交流频率可实现最高的分选效率。采用本文所述方法，在选定合适的细胞混合物悬浮介质电导率和施加的交流电频率后，即可实现最高的分选效率。

研究基于介电泳有效分离非转移性乳腺癌（MCF-7）细胞与非肿瘤乳腺上皮（MCF-10A）细胞的最佳操作参数 
为了在介电泳过程中成功分离具有不同介电特性的非转移性乳腺癌（MCF-7）细胞和非肿瘤乳腺上皮（MCF-10A）细胞，应保持施加频率恒定，使两者的K因子存在差异37,38。通过使用公式4，量化了非转移性乳腺癌细胞和非肿瘤乳腺上皮细胞在施加电场下的介电响应，并计算了两种细胞系的“K”因子随施加频率变化的关系。如图1所示的结果是在固定非转移性乳腺癌细胞和非肿瘤乳腺上皮细胞所有介电参数的前提下，通过改变细胞悬浮液介质电导率σm的三个不同取值，并调节外加电场频率而获得的。
如图1所示，在每种情况下，K值均在-1至1的范围内，与先前的研究结果一致39</s...

乳腺癌细胞与非肿瘤性乳腺上皮细胞具有不同的介电特性。人们推测，基于这种介电特性的差异，可将这两类细胞分离开来，用于免疫治疗。为验证这一设想，我们对一种用于分选 MCF-7 和 MCF-10A 细胞的微流控装置进行了建模。

利用交流介电泳分离非转移性（MCF-7）与非肿瘤性（MCF-10A）乳腺癌细胞的微流控芯片装置

介电电泳装置能够以无标记、低成本、高稳健性和高准确性的方法对癌细胞进行检测和操控，其利用……

本方案通过保持电导率恒定并改变施加的频率，实现以受控方式分离癌细胞与健康细胞。该方案模拟了利用交流介电泳技术对非转移性乳腺癌细胞和非肿瘤性乳腺上皮细胞进行受控分选的过程。该技术是首个基于细胞介电特性，通过模拟实现非转移性乳腺癌细胞与非肿瘤性乳腺上皮细胞在线分离的示例。首先，打开多物理场仿真软件，选择空白模型，然后在全局定义上单击右键。选择“参数”，并将表一中给出的参数以文本文件形式导入全局定义中，或逐个输入参数值。在“主页”选项卡中选择“添加组件”，并添加一个二维组件。右键单击几何体，然后通过双击文件导入模型文件。选择一种空白材料，并使用表一中的材料属性。转到主页选项卡，选择“添加物理场”并输入“AC/DC”。然后转到“电场与电流”子节点下的 AC/DC 节点，并选择“电流”作为物理场。右键单击“电流”，选择“电流守恒”、“绝缘”和“电势”子节点，以对通道壁设置绝缘，并为电极指定电势。接下来，从“主页”选项卡中选择“添加物理场”，在“流体流动”节点下的“单相流”子节点中，选择“蠕动流”物理场。右键单击单相流，使用壁面子节点将芯片边界设置为壁面。右键单击单相流，添加两个入口子节点和一个出口子节点。使用入口子节点指定入口，并以法向流速作为边界条件。使用出口子节点指定出口。然后从主页签中选择“添加物理场”，在流体流动节点下，进入粒子追踪子节点，并选择粒子追踪流动物理场。右键单击粒子追踪节点并检查其设置。使用粒子属性子节点设置 MCF-10A 和 MCF-7 细胞的粒子属性。从全局定义部分的参数中选择粒子属性。添加拖曳力子节点，以将介电泳力分配给这两种类型的细胞。在此情况下，从参数部分添加颗粒属性。现在选择“添加网格”，然后从主页选项卡中选择“精细网格”。为构建网格，选择“构建网格”，并单击“添加研究”以添加三个研究步骤。研究步骤一为模拟频率响应并使用频域子节点。为模拟蠕动流，选择稳态研究节点。添加两个随时间变化的步骤，以模拟存在介电泳力和不存在介电泳力条件下的情况。对于节点介电泳条件，选择物理场和变量设置，勾选研究设置中修改模型配置的选项，并禁用介电泳步骤。对于介电泳条件，则不要禁用该步骤。保存文件后运行仿真。在引入非转移性乳腺癌细胞系和非肿瘤乳腺上皮细胞系进行CFD模拟后，求解两组CFD研究。对于第一组，右键单击研究1并添加参数化扫描子节点。按下加号以添加流体介质电导率sigma_m作为扫描变量。对流体介质电导率 sigma_m 进行参数扫描研究，其范围从 0.01 到 2.5 西门子每米，同时将施加频率保持恒定在 800 千赫兹。对于第二组实验，在介电泳力子节点下使用该公式，通过改变施加的交流频率从 100 千赫兹到 100 兆赫兹进行参数扫描研究，同时将流体介质的电导率 sigma_m 固定在 0.4 西门子每米。计算在导电介质中作用于介电球形颗粒的介电泳力强度。在介电泳力子节点下，对球形粒子使用此方程。对于处于介电泳力子节点下的球形粒子，请使用该方程。使用前述方程的修正形式来模拟结构更复杂、具有多层结构的生物细胞，例如哺乳动物细胞。然后使用该方程求解复杂渗透率。接着绘制癌细胞和健康细胞的相对电导率（REK）随外加电场变化的函数关系图。右键单击结果节点。添加粒子评估子节点，在表达式部分输入 fpt.deff1. K 以绘制粒子一的 CM 因子，以及 fpt.deff2。对于第二个粒子的K值。在0.01西门子/米的流体介质电导率和100千赫的交流电频率下，MCF-10A和MCF-7细胞表现出正向介电泳现象，其REK值分别为0.82和0.76。在电导率为0.4西门子/米时，MCF-10A和MCF-7细胞表现出负向介电泳行为，其REK值分别为-0.46和-0.31。当电导率增加至 1.2 西门子/米时，细胞系在 100 千赫兹下表现出负向介电泳，REK 值分别为 -0.49 和 -0.43。在电导率为 0.01 西门子/米的条件下，两种细胞均表现出正向介电泳，向高电场强度区域移动，并从顶部出口流出。当电导率增加至 0.4 西门子/米且施加频率固定在 0.8 兆赫兹时，MCF-10A 细胞移向顶部出口，而 MCF-7 细胞则移向底部出口。当培养基电导率升高至1.2西门子/米时，两种细胞系均远离高电场区域。在100千赫兹频率下，两种细胞系均表现出负向介电电泳现象，并向底部出口移动。两种细胞系的行为在频率达到0.8兆赫兹之前保持不变。此外，MCF-10A 改变了其介电泳行为，并转入正介电泳区域。在 100 兆赫时，两种细胞系均表现出正介电泳现象，并向顶部出口移动。这些技术将为希望分离活细胞与非活细胞，以及在介电特性不同的情况下分选不同类型癌细胞的研究人员开辟新的途径。此外，使用相同的方法也可实现基于不同尺寸的分选。

microfluidic-device-for-separation-non-metastatic-mcf-7-non-tumor-mcf

Research

科研

JoVE Journal

Engineering

工程

使用交流介电泳分离非转移性（MCF-7）和非肿瘤（MCF-10A）乳腺癌细胞的微流体装置

介电电泳（DEP）是一种有效的细胞操控方法。印刷电路板（PCB）可为微流控装置内的无接触细胞操控提供低成本、可重复使用且高效的电极。通过将基于PDMS的微流控通道与覆盖在PCB上的盖玻片相结合，我们展示了在多通道微流控装置内对微珠和细胞进行操控与分离。...

使用介电泳和层流在多通道微流控装置中分离微珠与细胞

非接触式介电泳（cDEP）利用颗粒固有的介电特性实现其分选与富集。流体电极通道取代了传统介电泳中的金属电极，使cDEP适用于对生物颗粒进行无损、无菌的表征与分选。本文演示了如何制备cDEP微装置，并开展细胞表征与分选实验。...

无标记细胞分离与富集通过非接触式介电泳

开发了一种微流控涡旋辅助电穿孔平台，可对相同细胞群体依次递送多种分子，并实现精确且独立的剂量控制。在电穿孔前进行的基于尺寸的目标细胞纯化步骤，有助于提高分子递送效率和处理后细胞的存活率。...

用于顺序分子递送的微尺度涡流辅助电穿孔仪

本方案描述了一种利用微流控装置实现小体积（0.15–1.5...

用于精确小体积样品处理的微流控平台及其在声学微装置中按尺寸分离生物颗粒的应用

已开发出多种微流控装置用于趋电性研究。然而，这些芯片均无法有效研究化学因素与电场（EF）对细胞的联合作用。我们开发了一种基于聚甲基丙烯酸甲酯的装置，可在趋电性研究中实现对共存电场与化学刺激的更精确控制。...

使用多通道双电场微流控芯片研究肺癌细胞的电趋性

本方案描述了一种基于惯性微流控的缓冲液置换策略，用于纯化经微/纳米颗粒工程化的细胞，并高效去除未结合的颗粒。...

用于无干扰微/纳米颗粒细胞工程的微流控缓冲液置换

本方案描述了一种可用于高效浓缩微粒的气动微流控平台。...

气动驱动的微流控平台用于微粒浓缩

本文介绍了利用自动化设备从全血中简便高效地分离和收集无细胞DNA及循环肿瘤细胞等物质的方法。...

从临床样本中自动分离与收集癌症相关物质

临床微流控芯片是一种重要的生物医学分析技术，可简化临床患者血液样本的预处理，并对循环肿瘤细胞（CTCs）进行免疫荧光染色 原位...

用于分离多种循环肿瘤细胞的临床微流控芯片平台

本文介绍了光诱导介电泳作为一种无标记方法，用于表征异质性细胞系，特别是人源间充质干细胞（hMSCs）。该论文描述了一种利用含光敏导电层的微流控装置来表征hMSCs电学行为的实验方案，并对其使用和优化过程进行了说明，且无需改变细胞的天然状态。...

光诱导介电泳法表征人源间充质干细胞电学行为

循环肿瘤细胞（CTCs）对于癌症进展和转移的研究至关重要。本文介绍了一种高通量、一体化的CTC富集与单个CTC测序方案，在提高捕获效率和CTC纯度的同时，降低了污染风险和测序成本，从而推动了精准肿瘤学研究及临床应用的发展。...

基于微流控的高通量循环肿瘤细胞分选与单细胞测序技术

了解交流介电泳微流控技术，通过恒定电导率与变频电场实现MCF-7乳腺癌细胞与MCF-10A正常乳腺上皮细胞的分离模拟。该方法为癌症免疫治疗提供了新的细胞分选策略。

利用交流介电泳分离非转移性（MCF-7）与非肿瘤性（MCF-10A）乳腺癌细胞的微流控芯片装置

探索更多视频