DEP to potężna technika służąca do określania właściwości dielektrycznych cząstek oraz kierowania ich ruchem w zastosowaniach związanych z sortowaniem, izolacją lub wzbogacaniem próbek. Ze względu na szkodliwy wpływ bezpośredniego kontaktu elektrod z próbką, inni badacze przyjęli podejścia podobne do wcześniej przedstawionej metody, aby uniknąć takiego kontaktu. Na przykład Bashir et al. opracowali bezkontaktowe urządzenia DEP, wykorzystując mikrofluidyczne urządzenie z PDMS oddzielone od elektrod na płytce drukowanej cienką szkiełkiem podstawowym; technika ta jest również dostępna w formacie wideo.23,36
W niniejszej pracy przedstawiono proces wytwarzania chipa cDEP oraz elektrod płynnych przy użyciu pojedynczej podłoża z PDMS, a także protokół eksperymentalny służący do oddzielania komórek raka jajnika od mieszaniny komórek i kulek fluorescencyjnych. Przedstawiona technika została z powodzeniem zastosowana w szeregu bardziej złożonych i istotnych fizjologicznie aplikacji, w tym do sortowania komórek żywych i martwych,28 komórek inicjujących nowotwór z komórek raka prostaty,30 komórek nowotworowych z rozcieńczonych erytrocytów,31,32 a także do różnicowania stadiów raka piersi37 i raka jajnika.29 Metoda cDEP była wykorzystywana również do mieszania cząstek.38 Zastosowania te sugerują, że dzięki wykorzystaniu zaprezentowanej prostej techniki można osiągnąć różnorodne cele poprzez samą zmianę geometrii kanału.
DEP jest użyteczna w mikroskali do manipulowania cząstkami.13 W przypadku cząstek sferycznych translacyjna siła dielektroforetyczna zależy od rozmiaru i właściwości elektrycznych cząstki oraz medium zawiesiny, a także od gradientu kwadratu natężenia pola elektrycznego:

gdzie εm to przenikalność elektryczna medium zawieszenia, r to promień cząsteczki, a Rc[k(ω)] to część rzeczywista czynnika Clausiusa-Mossottiego (CM). Czynnik CM jest miarą względnej polaryzowalności cząsteczki w porównaniu do medium zawieszenia i określa kierunek siły dielektroforetycznej. Opisuje się go jako

gdzie
oraz
to odpowiednio zespolone przenikalności elektryczne cząstki i ośrodka. Przenikalność zespolona,
, zależy od przewodności (σ) i częstotliwości (ω). Współczynnik CM dla cząstek sferycznych jest teoretycznie ograniczony do wartości od -0,5 do 1. Jeśli współczynnik CM jest ujemny, cząstki ulegają nDEP, ponieważ ośrodek jest bardziej polaryzowalny niż cząstka, w związku z czym cząstki oddalają się od obszarów o wysokich gradientach pola elektrycznego. Jeśli współczynnik CM jest dodatni, cząstki są bardziej polaryzowalne niż ośrodek i ulegają pDEP, w wyniku czego przemieszczają się w kierunku obszarów o wysokich gradientach pola elektrycznego.
W przypadku cząstek biologicznych o niejednorodnej strukturze, takich jak komórki, czynnik Clausiusa-Mossottiego można wyznaczyć na podstawie efektywnej wartości przenikalności elektrycznej cząstki:

gdzie
oraz
to odpowiednio zespolona przenikalność efektywna wnętrza komórki, np. cytoplazmy, oraz błony komórkowej; r to promień komórki, a d to grubość błony komórkowej.26
Gdy DEP występuje w przypadku cząstek zawieszonych w cieczy, ruch cząstki względem cieczy generuje siłę oporu działającą na cząstkę. Siłę oporu tę należy uwzględnić podczas określania całkowitej siły działającej na cząstkę. W analizowanych tutaj przypadkach dominują siły lepkości, a cząstki przyjmuje się za sferyczne, małe i poruszające się z relatywnie niską prędkością, zatem prawo Stokesa dostarcza dobrego przybliżenia dla siły oporu:

gdzie η to lepkość płynu, up to prędkość cząsteczki, a uf to prędkość płynu, który również może być w ruchu. Przy znanej sile dielektroforetycznej, znanych właściwościach płynu i cząsteczki oraz znanej prędkości przepływu, można rozwiązać bilans między siłą oporu a siłą dielektroforetyczną, aby oszacować prędkość cząsteczki. Szybkość ścinania, której poddawane są komórki, powinna znajdować się poniżej progu, przy którym może dojść do lizy komórek.
Charakteryzacja właściwości elektrycznych cząsteczek jest niezbędna do przewidywania i kontrolowania ich reakcji pod wpływem DEP. W niniejszej pracy wykorzystaliśmy specjalnie cDEP o niskiej częstotliwości z komórkami MOSE-L, aby zaprezentować protokół wyznaczania pierwszej częstotliwości przecięcia dla komórek, a następnie wykazaliśmy ciągłe sortowanie kulek polistyrenowych i komórek MOSE-L na podstawie ich przeciwstawnych odpowiedzi DEP.
Zmiana geometrii urządzenia cDEP zmieni przestrzenne gradienty pola elektrycznego, co pozwoli na projektowanie urządzeń do pracy przy wysokich lub niskich częstotliwościach, a także na uzyskanie wysokiej selektywności i wydajności sortowania dla określonego typu komórek. Ponadto można opracować urządzenia o wysokiej przepustowości poprzez wykonanie szerszych kanałów,30 kanałów równoległych,30 lub poprzez produkcję wielowarstwową35, w której kanały elektrod są ułożone pionowo nad i pod stosunkowo głębokim kanałem z próbką. Barierę między warstwami tworzą cienkie membrany. Wstępne testy z urządzeniami wykonanymi z cienkich folii polimetakrylanu metylu (PMMA) i poliwęglanu (PC) wykazały odpowiedź DEP komórek MOSE-L. Obecnie trwają prace nad udoskonaleniem wielowarstwowych urządzeń o wysokiej przepustowości oraz nad ulepszeniem systemu peryferyjnego w celu stworzenia docelowej platformy typu plug-and-play. Aby rozszerzyć zaprezentowaną podstawową technikę eksperymentalną, zastosowania i specyfikacje urządzenia można dostosować do konkretnych wymagań, takich jak sortowanie zamiast charakterystyki lub dodanie do urządzenia zbiorników na próbki i systemu półautomatycznego.