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振动所研究团队提出自驱动微流式抗磁悬浮细胞密度表征方法
发布时间:2022-02-18

近日,上海交大机械与动力工程学院振动、冲击、噪声研究所张文明教授团队联合生物医学工程学院康亚妮副教授团队开展交叉学科研究,在生物传感领域期刊BIOSENSORS & BIOELECTRONICS上发表了题为Pump-Free Microfluidic Magnetic Levitation Approach For Density-based Cell Characterization的研究论文,提出了自驱动式非标记抗磁悬浮密度表征方法,设计了多通路式微流体芯片,建立了微尺度悬浮物检测力学模型,研究了微流体自驱动机制的加工工艺,实现了不同谱系及药物作用下细胞密度的有效表征。论文第一作者是博士后高秋华,张文明教授为共同通讯作者。

 

目前用于细胞检测的抗磁悬浮检测装置存在样品利用率低、装置集成化难等局限,同时低精度的控制与复杂的连接装置直接影响了检测、操控的精度与灵敏度。为此,论文提出了一种自驱动微流式抗磁悬浮密度检测方法,仅需4μL的细胞顺磁性混合溶液,在外磁场作用下即可有效实现微尺度颗粒、细胞等微尺度待检测物的密度表征。

 

图1 微流式抗磁悬浮密度检测原理

 

图2 自驱动机制表征

 

图3 不同谱系细胞密度表征

 

图4 不同浓度吉非替尼作用下A549细胞密度表征

 

自驱动微流式抗磁悬浮密度检测装置主要由同名磁极相对的双环形永磁体与置于其中的微流体芯片组成,微流体芯片检测通道的中性对称面与双环形永磁体的中心平面重合。通过对微流体通道进行亲水处理,4μL待检测物与顺磁性溶液借助毛细力的作用可以在16s内流入并充满微通道。在同名磁极相对的双环形永磁体作用下,位于检测区域的待检测物在等效重力与磁力的作用下稳定悬浮,通过建立微尺度待检测物的密度与悬浮高度的关联关系,实现微尺度检测物的密度表征。

 

为了验证方法有效性,论文分别对来自不同谱系的细胞进行密度表征。结果表明,相比于正常细胞,癌细胞在细胞密度与尺寸方面具有显著的细胞异质性。此外,该方法也可实现不同浓度药物(吉非替尼)作用下肺癌细胞(A549)的密度检测,为癌细胞异质性表征及药物作用效果评估提供了潜在的技术支撑。

 

研究工作得到了上海市教育委员会科研创新计划重大项目、上海市优秀学术带头人计划项目以及博新计划的资助。

 

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114052

供稿:振动、冲击、噪声研究所    
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