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3D细胞介电电泳分析系统
1.系统介绍
介电电泳技术是一种重要的生物芯片技术，它利用在非均匀电场中生物颗粒可以被电场*化，且不同结构和材料组成的生物颗粒具有不同响应的原理，达到对它们进行检测、操控、运输、分离等目的。介电电泳技术实用性强发展迅速，其中3DEPtech是细胞介电电泳分析系统中是一个*新的、功能更强大的、更简单的技术，应用范围广泛涉及生物、医学、农畜业、制药等领域，应用于干细胞的分化、癌细胞及**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**对血细胞的影响等。
2.基本原理
介电电泳是在非均匀交流电场中，悬挂在一定介质中的微粒因*化作用在与介质接触的表面诱导出电荷，这些电荷与非均匀电场相互作用导致粒子发生定向迁移。当微粒处于非均匀电场中，此时感应偶*子的两边大小不等，从而产生一个大小和方向都不相等的力，这个力就是介电力，介电力的大小取决于悬浮微粒的大小，悬浮微粒介电能力和所悬浮媒介的电特性（介电常数和电导率），电场强度和频率，悬浮媒介的粘度等参数。由于悬浮于媒介中的微粒与媒介有着不同的介电能力（介电常数），微粒会被移动向更强的电场强度的方向，称为阳性介电电泳，或者更弱的电场强度的方向，称之为阴性介电电泳（如图1.所示）。
图1.电场变化对微粒产生不同的作用力
Positive DEP-正介电泳力，Negative DEP-负介电泳力
3.系统亮点概述
1）体积小，节省空间。
3DEPtech 体积小，占用空间少，可以很方便的放置。
图2. 3DEPtech系统
2）功能强大、操作简单，高效快速。
3DEPtech是目前***的介电电泳分析系统之一，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。传统的节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使用的是专业配套的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*的面积，增加了检测的准确性。
 
图3.DEP-Well使用
3）完全无需化学标记，测后样品无损伤，可以继续后续操作
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，操作对细胞样品完全无损伤，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。
4）DEP-well采用*新的光谱技术
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**或细胞*化的**指标，根据细胞或**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 allows determination of the membrane resistance (blue) and capacitance (red), and cytoplasm conductivity (lime).
5）一次性DEP-well 多孔设计，无交叉污染，经济节约，应用广泛。
设备使用的DEP-well是与设备配套的专业多孔板，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。
6)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*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
目前DEP技术应用涉及到生物制药，生物、医学、农畜业和制药等精提纯和分析控制，纳（微）米微粒的搭建，介电电泳分离生物芯片，在纳米技术及传感器制造的应用、在绿色能源（燃料电池）方面的应用，农业畜牧业的应用以及动植物、微生物、藻类以及来自动物的不同细胞系，在癌细胞及**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**对血细胞的影响，不同颗粒的快速分离等方面应用比较广泛。
应用案例1. 利用DEPtech技术区别口腔细胞的正常状态、癌变前状态、癌变状态。实验结果显示这三种细胞状态的胞膜有效电容以及胞质电导率明显是不同的，可以有效的鉴别出癌变细胞，为癌症的**争取时间。
应用案例2. 利用DEP可以检测干细胞的分化潜能，神经干细胞可分化为神经元细胞和神经胶质细胞，形状大小相似，通过DEP的检测可以快速的检测神经干细胞的分化情况及区分神经元细胞和星形胶质细胞。神经干细胞用十字孢碱处理0、4、8、12、24、48h后检测其细胞质导电率，细胞膜表面电导率及电容，不同的时间得到不同的值，可以看到变化。
应用案例3. 利用该技术研发的汽车尾气催化/颗粒物捕获装置，可以使尾气PM2.5 的排放浓度减少80%以上，如在怠速状态下尾气平均值由每立方米214 微克减少到每立方米41 微克，发动机转速达到2500 转时PM2.5 瞬间数值由每立方米1195 微克减少到每立方米213微克。在工业除尘方面，DEP 对PM5以下颗粒物的去除率可以达到93%以上，而能耗方面只有现有处理装置的40%，远优于现有的袋式除尘器及高压静电除尘器。
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
频率范围：1KHz-20MHz
电??? 压：交流电压
检测时间：10 s
检测方式：一次多孔检测，采用光谱技术，DEP Reader读取
6. 参考文献
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10. Patricio Godoy, Nicola J. Hewitt.et. Recent advances in 2D and 3D in vitrosystems using primary hepatocytes, alternative hepatocyte sources and non-parenchymal liver cells and their use in investigating mechanisms of hepatotoxicity, cell signaling and ADME. Arch Toxicol. 2013; 87: 1315–1530. (Impact Factor 2.966)
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