【概述】

       電阻抗測量技術廣泛應用于材料科學、生命科學、食品安全、疾病診斷等領域?；陔娮杩箼z測的流式細胞儀作為無標記、非侵入式技術而被廣泛的應用于細胞的計數(shù)、分選、捕獲、分離及鑒別等。目前，結合熒光激活細胞分選（fluorescent activated cell sorting，F(xiàn)ACS）的熒光標記技術可以快速、準確的實現(xiàn)高通量的細胞分選。但是，F(xiàn)ACS技術有兩個主要缺點：一是需要使用標記和抗體對細胞進行修飾，這意味著有可能會改變研究對象；二是FACS設備非常昂貴且操作復雜。基于電阻抗檢測的微流控技術由于無需對測量對象做標記，也不會侵入到其內部，從而不會對其造成任何破壞。此外，微流控電阻抗檢測技術所用的樣品量較小，而且基于電阻抗檢測的設備易于操作和攜帶。所以，基于電阻抗檢測的微流控技術為細胞檢測提供了一個全新的分析方法。

【實驗原理】

       下圖是微流控細胞計數(shù)的連接示意圖，示意圖中用到的信號測量儀器是Zurich Instruments MFLI鎖相放大器和跨阻差分放大器HF2TA。當然，也可以使用HF2LI鎖相放大器和HF2TA電流放大器來測量細胞通過電極區(qū)域時的微弱電流信號。

對面電極結構的玻璃芯片連接示意圖

共面電極結構的PDMS芯片連接示意圖

       下面將以MFLI鎖相放大器為例來闡述微流控細胞計數(shù)檢測的工作原理。以兩對共面電極的微流控電阻抗芯片為例介紹動態(tài)電阻抗檢測的過程，芯片結構示意圖如下圖所示。在微流體芯片通道內加工兩對金屬微電極，一對微電極作為測量電極，用于測量介質溶液中單個粒子經(jīng)過時的電流變化，而另一對電極作為參考電極，僅用于測量介質溶液的電流。當MFLI鎖相放大器對兩對電極同時施加一定幅值且具有一個頻率或多個不同頻率的交流信號時，微流體芯片通道內兩對電極之間會產生電場。當粒子經(jīng)過電極對之間的間隙時，電場會受到擾動而產生電流的變化，電流變化的幅度取決于粒子的尺寸、形狀和介電性質。變化的電流經(jīng)跨阻差分放大器進行放大并轉換為差分電壓信號。MFLI鎖相放大器同時解調一個頻率或多個不同頻率的差分電壓信號，從而給出每一個頻率信號的同相分量和正交分量或者幅值和相位值，同時抵制所有其他頻率信號的干擾。所測量的電阻抗的變化可在本地電腦上的LabOne軟件里的Plotter進行實時觀察且測量的數(shù)據(jù)可直接保存在本地電腦，方便后續(xù)使用MATLAB、Python等軟件進行分析處理。

【實驗/設備條件】

HF2LI雙通道鎖相放大器

HF2TA差分跨阻放大器

Elveflow微流控OB1壓力控制器

Micronit玻璃電極芯片

【實驗結果】

       在LabOne操作軟件的Plotter工具中可以實時的觀察微流控芯片通道內的細胞、細菌、粒子等通過測量電極時的阻抗變化。所測量的阻抗峰數(shù)據(jù)可以保存到本地的電腦硬盤上。下圖是Plotter工具實時檢測的實驗截圖。

       如下是幾個典型的實時檢測視頻。

單一頻率下的微流控電極芯片內實時細胞的動態(tài)檢測

兩個檢測頻率同時實時的檢測微流控芯片通道內的細胞