運用移動通信原理幫助微流控芯片實現活體細胞信息數字化

微流控器件的尺寸非常小,能夠檢測疾病的生物標志物,但是檢測結果通常需要使用顯微鏡才能讀取。喬治亞理工學院的研究人員開發了一款電子傳感器,能夠同時檢測一個微流控器件的多個流道中的腫瘤細胞,他們借助了源自CDMA的數據編碼技術(和GSM一樣,CDMA也是一種數據傳輸技術),Verizon(美國第一大移動運營商)和Sprint(美國第三大移動運營商)的美國移動電話網絡都應用了CDMA技術。
當一個細胞通過覆蓋電場的流道時會改變電場的阻抗,傳感器通過測量電場的阻抗變化就能識別細胞的尺寸,也能夠探測到該細胞處于傳感器的什么位置,以及它的移動速度。喬治亞理工學院的研究團隊使用這一傳感器原型,對卵巢腫瘤細胞檢測的識別準確率超過90%,很有可能將識別準確率提升到接近100%。
當每個細胞通過電場時,混合電路中的正負感應電荷會產生一個獨一無二的識別數字信號,這一串01數字信號包含了電場的阻抗變化信息。大量的細胞在通過電場時,都會產生一個獨一無二的識別信號,計算機可以分離并讀取這些識別信號,使科學家們不僅能夠監測細胞的性質,還能精確計算出每個流道通過了多少個細胞。
“我們開發了一款沒有任何主動元件的電子傳感器,”喬治亞理工電子和計算機工程學院的助教Fatih Sarioglu說,“它就是一個具有巧妙圖案的金屬層,細胞和金屬層協同工作產生數字信號,和移動電話網絡追蹤識別每個通話者身份的原理一樣。我們在微流控芯片上創造了一個跟移動電話網絡一樣的細胞網絡。”
下一步研究將結合微流控芯片和該電子傳感器來實現主動細胞分選。除了腫瘤細胞、細菌和病毒,這樣的系統也能夠分離和分析無機粒子。
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