基于寬帶功率放大器的聲流控細(xì)胞高效分選創(chuàng)新方案

　　實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：聲流控細(xì)胞分選

　　研究方向：基于聲流控的活死細(xì)胞分選技術(shù)是一種利用聲波在微流體通道中產(chǎn)生的特定流場(chǎng)效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分選的方法。這種技術(shù)結(jié)合了聲學(xué)、流體力學(xué)和生物學(xué)原理，能夠在不破壞細(xì)胞活性的前提下，高效、精準(zhǔn)地分離活細(xì)胞和死細(xì)胞。

　　基于微流控的細(xì)胞分選主要有以下幾種分選機(jī)制，基于電學(xué)、聲學(xué)、微閥、氣泡噴射、光學(xué)的分選方法。但許多方法仍然存在一定的局限性，阻礙了其在實(shí)際應(yīng)用中的可行性。例如，基于介電泳（DEP）的細(xì)胞分選需要精細(xì)維護(hù)樣品的電特性，尤其是電導(dǎo)率，不同生物樣品之間的電導(dǎo)率可能存在顯著差異。此外，施加的強(qiáng)電場(chǎng)可能導(dǎo)致細(xì)胞電穿孔和熱損傷。產(chǎn)生氣泡的分選方法，當(dāng)微氣泡破裂時(shí)，它會(huì)回流到流道中，從而將細(xì)胞拉入目標(biāo)出口的相反方向，增加錯(cuò)誤分選的風(fēng)險(xiǎn)。光學(xué)分選方法光路過(guò)于復(fù)雜，無(wú)法發(fā)揮微流體系統(tǒng)體積小的優(yōu)勢(shì)。而磁分選方法過(guò)于依賴(lài)分選樣品的磁特性，不具有通用性。而聲學(xué)分選方法則具有的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：(1)非侵入性：聲流控技術(shù)不需要對(duì)細(xì)胞進(jìn)行化學(xué)標(biāo)記或物理處理，因此能夠保持細(xì)胞的完整性和活性。（2）高效性：聲波在微流體通道中產(chǎn)生的流場(chǎng)效應(yīng)能夠迅速作用于細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)快速分選。(3)精準(zhǔn)性：通過(guò)調(diào)整聲波參數(shù)和微流體通道的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種類(lèi)細(xì)胞的精準(zhǔn)分離。（4）可擴(kuò)展性：聲流控技術(shù)可以與其他微流控技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建集成化的細(xì)胞處理平臺(tái)。

　　基于聲流控的活死細(xì)胞分選技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)研究、藥物篩選、細(xì)胞治療等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，在藥物篩選過(guò)程中，可以利用該技術(shù)快速分離出對(duì)藥物敏感的活細(xì)胞和已死亡的細(xì)胞，從而評(píng)估藥物的療效和毒性。此外，該技術(shù)還可以用于細(xì)胞治療前的細(xì)胞質(zhì)量控制，確保治療用細(xì)胞的活性和純度。隨著微納加工技術(shù)、聲學(xué)技術(shù)和生物技術(shù)的不斷發(fā)展，基于聲流控的活死細(xì)胞分選技術(shù)將不斷向更高精度、更高通量和更低成本的方向發(fā)展。未來(lái)，該技術(shù)有望在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣，為生物醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用提供更加便捷和高效的解決方案。

圖：聲流控細(xì)胞分選測(cè)試原理框圖

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>利用壓電換能器在微流道中產(chǎn)生的聲流體隧道，實(shí)現(xiàn)活死細(xì)胞的分選

　　測(cè)試設(shè)備：示波器、信號(hào)發(fā)生器、ATA-1372A寬帶放大器、上位機(jī)、高速相機(jī)、超聲換能器、注射泵等。

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程：設(shè)計(jì)具有特定幾何形狀和尺寸的微流體通道，以確保聲波在通道內(nèi)產(chǎn)生預(yù)期的流場(chǎng)效應(yīng)。在微流體通道的兩側(cè)設(shè)置壓電換能器，使用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，再通過(guò)ATA-1372A寬帶放大器放大驅(qū)動(dòng)壓電換能器，通過(guò)施加電信號(hào)產(chǎn)生聲波，同時(shí)打開(kāi)注射泵向微流控芯片中注射活死細(xì)胞混合溶液，再利用示波器觀察電壓大小，高速顯微鏡觀察細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡。

　　功率放大器推薦：ATA-1372A

圖：ATA-1372A寬帶功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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