机械节点孔传感:用于多参数单细胞粘弹性测量的快速、无标记平台

我们提出了一种基于电子学的微流体平台，用于单细胞的机械表型。具体来说，我们以每秒高达10个细胞的吞吐量测量单细胞弹性和粘性特性。我们的方法需要最少的样品制备，利用简单的电子测量，取代昂贵的光学硬件和复杂的图像分析，并且是非破坏性的，这意味着我们的方法与下游分析兼容。

Mechano-NPS已被应用于许多细胞类型，包括原代样品，并测量了亚细胞成分对单细胞粘弹性的影响。它可用于了解细胞行为、确定疾病进展或监测药物反应。首先，从等离子体室中取出等离子体处理的组件。

用预制电极在玻璃基板上吸取二对一的甲醇和去离子水溶液。然后将PDMS模具，特征面朝下放在玻璃基板的顶部。将设备放在立体镜下方以调整对齐方式。

烘焙对齐的设备以完成设备制造。准备压力源、PCB、台式硬件和数据采集软件。接下来，将夹具接头引脚与PCB上的孔对齐，并将夹具弹簧加载引脚与微流体装置上的电极接触垫对齐。

然后将夹具针脚插入 PCB 孔中，确保弹簧加载引脚与电极接触垫保持对齐。设置并连接电子硬件。接下来，设置值以初始化数据采集会话并设置采集的采样率。

根据所选细胞系的适当细胞培养方案培养和制备细胞。然后将细胞悬浮在2%FBS和1X PBS的制备溶液中，浓度在每毫升100，000至500，000个细胞之间。在实验期间将细胞保持在冰上。

要将电池装入微流体装置中，请用剃须刀片切割30厘米的聚四氟乙烯管。使用注射器将细胞样品放入管子末端，并将同一端连接到设备入口。最后，将管道的另一端连接到微流体压力控制器。

要运行实验，请在压力控制器软件上设置所需的恒定驱动压力，并允许样品填充设备。如果在微流体通道中形成气泡，请使用死胡同填充。堵住设备出口并在入口处施加低压，以迫使空气通过透气 PDMS 排出。

然后通过旋转电源上的电压旋钮来设置所需的电压，并通过按 on 按钮启用电压。打开电流前置放大器并将灵敏度设置得尽可能低。或者，将增益设置得尽可能高，不要使前置放大器过载或超过DAQ的最大模拟输入电压。

按 MATLAB 功能区菜单中的绿色"运行"按钮开始数据采集脚本 NPS。m，然后开始采样并保存数据。要结束实验，请按实时绘图窗口左下角的"停止"按钮以结束数据采集脚本。

然后按开按钮禁用电源输出。最后，在压力控制器软件中将压力源设置为零压力。对于数据分析，原始信号应具有足够的信噪比，以滤除噪声并提取重要成分。

至关重要的是，来自每个节点的电流信号上升应该足够鲁棒，以便可以从差分信号中轻松识别子脉冲。恶性MCF-7细胞比非恶性MCF-10A细胞具有更大的wCDI分布，表明恶性MCF-7细胞比非恶性MCF-10A细胞更柔软。用乳腺菌素处理的MCF-10A和MCF-7细胞显示wCDI增加。

区分两种原代细胞类型的不同wCDI分布表明LEP细胞比MEP细胞更软。非恶性MCF-10A和未经处理的MCF-10A和MCF-7具有更大比例的细胞立即恢复，表明粘度低于恶性或乳腺菌素处理的对应物。如果实时电流读数异常，请停止实验并检查微流体通道。

确保没有气泡和堵塞，使细胞从入口自由流动到出口。因为我们的方法不会伤害细胞，所以可以进行下游分析，如RNA-seq或免疫荧光。这可能有助于揭示细胞具有不同机械表型的一些根本原因。