微电极结构开发的进展已导致使用非均匀交流电场对细胞，微生物和其他生物颗粒进行介电电泳表征和分选的新技术。 这些方法利用了细胞的介电极化率的差异来实现其有效性，控制这些性质的因素包括膜和任何细胞壁的电导率和介电常数，与表面电荷相关的双电层，细胞形态和内部结构。 介电泳的应用包括细菌，活细胞和不活细胞，癌细胞和正常细胞以及红细胞和白细胞的混合物的选择性空间操纵和分离。

1. 系统介绍

该3DEP系统是突破性新技术
介电泳技术虽已发展数十年，但由于传统介电泳普遍为2D，需在单一样本内改变频率做数小时以上的观测，且由于能放置细胞数量少，导致实验变异性大，跨入门坎高。
3DEP整合了微电极微孔槽芯片、光学感应侦测系统、自动信号撷取系统及自动化分析软件等，将介电泳此一技术商品化进入市场；不但操作门槛降低，更有高度的稳定性与再现性，让介电泳细胞分析从理论变成真实可靠的应用。


该3DEP系统芯片设计
抛弃式的芯片设计让实验之间不会有交叉污染的机会；样本的分析小到病毒微粒，大到心肌细胞都适用，整个实验样本不需标定也不会伤害样本。
实验时20个孔洞同时给与不同频率进行侦测，只需数秒就可得到实验结果，跳脱了过往费时费工的限制；3D孔洞的设计可放入大量的样本，以明暗度的变化来量化DEP-Force，使实验的稳定性与再现性达到可商业化的标准。


该3DEP系统自动化分析软件
20个孔洞中的明暗度变化直接换算为DEP-Force，中间省略繁琐的物理公式。由环境导电度与电场强度、大小等参数的固定之下，软件会自动进一步计算出细胞膜导电度（membrane conductance）、细胞膜电容度（membrane capacitance）、细胞质导电度（cytoplasm conductivity）和细胞质介电度（cytoplasm permittivity），让细胞在介电泳下的分析获得更多的信息。

该3DEP系统是一种细胞分析系统，可同时分析数千个细胞，并产生可确定其电特性的输出。 它包括一个可放入细胞以进行分析的一次性芯片，以及一个装有已装载的芯片的读取器。 然后，这种革命性的装置使用了一种称为介电电泳（简称DEP）的现象，可在10秒内分析多达20,000个细胞。3DEP是市场上款能够测量细胞群体电特性的仪器。

该系统是个的、功能更强大的、更简单的技术细胞介电电泳分析系统，广泛应用于干细胞的分化、癌细胞及细菌抗性的检测、癌细胞凋亡的快速检测、病毒颗粒的特性检测、水质的检测、酵母细胞的存活状态快速检测，穿膜药物对血细胞的影响等。

2. 基本原理

细胞在高频不均匀电场作用下产生极化，不同的细胞由于介电特性、电导率、形状不同而感应出不同的偶电极，因此受到不同介电力的作用.

（如图1.所示）。

图1.电场变化对微粒产生不同的作用力

PositiveDEP-正介电泳力，Negative DEP-负介电泳力

3.  系统亮点概述

通过测量细胞运动速度，可得到细胞的介电特性；可对细胞进行无物理接触的选择性操纵、定位、分离。

3.1对细胞进行无物理接触操纵、定位、分离。

     对细胞无损伤，保证细胞后续实验安全

  3.2无需试剂或其他添加剂

     既节约日后的使用成本，又能保证细胞不收试剂的干扰，保证实验细胞的原生态。

3.3功能强大、操作简单，快速

 3DEPtech是目前的介电电泳分析系统，功能强大，应用涉及新药研发、样品准备、诊断、体外细胞毒性检测等方面，操作简单，只需简单的三个步骤。传统的介电电泳使用的是微组装设备，只能一次分析一个样品，耗时2-3 h，而3DEPtech 使用的是配套的DEP-well多孔板，一次能同时分析20个样品，只需要10 s。另外相比于传统的细胞介电电泳分析系统，3DEPtech增加了电极的面积，增加了检测的准确性。

图3.DEP-Well使用

3.4*无需化学标记，测后样品无损伤，保证继续后续操作

   传统的分子标记方法是检测细胞的化学变化，而DEP对细胞的生理变化比较敏感，如细胞胞质的离子成分和组成，膜电位，膜电导，细胞形态、大小、形状等，这些变化做标记比荧光标签更有优势，能更快更早更准确的检测出细胞的变化，费用更低；DEP检测细胞的生理变化，操作对细胞样品*无损伤，操作后可以收回继续进行后续试验，减少了重复制备样品的繁杂步骤。

3.5 DEP-well采用的光谱技术。

    3DEP是一种新的光密度检测系统，DEP-well技术核心是DEP光谱技术，光谱信号可以提供很多细胞膜和细胞质的信息，可以检测细胞在电场中的变化，是细菌或细胞极化的指标，根据细胞或细菌的性状不同，光谱范围可以调整，增大了实用性，可以检测不同的生物颗粒，简化了操作步骤及减少了费用，可以直接检测样品的生理变化，减少了假阳性或假阴性的产生。

图4.DEP光谱

A typical DEP spectrum. Analysis allowsdetermination of the membrane resistance (blue) and capacitance (red), andcytoplasm conductivity (lime).

3.6一次性DEP-well 多孔设计，无交叉污染风险

设备使用的DEP-well是与设备配套的多孔板，使用新方法设计，价格便宜，一次性使用，不用担心交叉污染的问题，可以一次测取不同的样品，每个样品设置多个平行对照；应用范围比较广泛涉及到生物、医学、农畜业、制药等领域，应用细胞凋亡、干细胞分化、肿瘤细胞的检测。

3.7高通量连续快速分离不同细胞，进行细胞分选。

不同的细胞性状不同，在电场中被极化产生的介电力的方向和大小也不同，根据介电电泳原理，利用3DEPtech就可以快速分离不同的细胞，达到对细胞进行分选的目的；此设备分离细胞的效率达到mL/min，可以根据使用者的需求调整。

图5.微粒的分离

4. 应用领域

5. 主要参数

主要检测指标：细胞形态，细胞膜变化、细胞质导电率，细胞膜表面电导率及电容

芯片：1.0mm一次性芯片（20片装），每片20孔，每孔可容纳1000个细胞
芯片体积：<150μL

频率范围：0.5kHz到45Mhz
幅度：0 – 20 V peak to peak

电    压：交流电压

检测时间：10s

检测方式：一次多孔检测，采用光谱技术，DEP Reader读取

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