近日，上海交大機械與動力工程學院振動、沖擊、噪聲研究所張文明教授團隊聯(lián)合生物醫(yī)學工程學院康亞妮副教授團隊開展交叉學科研究，在生物傳感領域期刊BIOSENSORS & BIOELECTRONICS上發(fā)表了題為Pump-Free Microfluidic Magnetic Levitation Approach For Density-based Cell Characterization的研究論文，提出了自驅(qū)動式非標記抗磁懸浮密度表征方法，設計了多通路式微流體芯片，建立了微尺度懸浮物檢測力學模型，研究了微流體自驅(qū)動機制的加工工藝，實現(xiàn)了不同譜系及藥物作用下細胞密度的有效表征。論文第一作者是博士后高秋華，張文明教授為共同通訊作者。
目前用于細胞檢測的抗磁懸浮檢測裝置存在樣品利用率低、裝置集成化難等局限，同時低精度的控制與復雜的連接裝置直接影響了檢測、操控的精度與靈敏度。為此，論文提出了一種自驅(qū)動微流式抗磁懸浮密度檢測方法，僅需4μL的細胞順磁性混合溶液，在外磁場作用下即可有效實現(xiàn)微尺度顆粒、細胞等微尺度待檢測物的密度表征。
圖1 微流式抗磁懸浮密度檢測原理
圖2 自驅(qū)動機制表征
圖3 不同譜系細胞密度表征
圖4 不同濃度吉非替尼作用下A549細胞密度表征
自驅(qū)動微流式抗磁懸浮密度檢測裝置主要由同名磁極相對的雙環(huán)形永磁體與置于其中的微流體芯片組成，微流體芯片檢測通道的中性對稱面與雙環(huán)形永磁體的中心平面重合。通過對微流體通道進行親水處理，4μL待檢測物與順磁性溶液借助毛細力的作用可以在16s內(nèi)流入并充滿微通道。在同名磁極相對的雙環(huán)形永磁體作用下，位于檢測區(qū)域的待檢測物在等效重力與磁力的作用下穩(wěn)定懸浮，通過建立微尺度待檢測物的密度與懸浮高度的關聯(lián)關系，實現(xiàn)微尺度檢測物的密度表征。
為了驗證方法有效性，論文分別對來自不同譜系的細胞進行密度表征。結(jié)果表明，相比于正常細胞，癌細胞在細胞密度與尺寸方面具有顯著的細胞異質(zhì)性。此外，該方法也可實現(xiàn)不同濃度藥物（吉非替尼）作用下肺癌細胞（A549）的密度檢測，為癌細胞異質(zhì)性表征及藥物作用效果評估提供了潛在的技術支撐。
研究工作得到了上海市教育委員會科研創(chuàng)新計劃重大項目、上海市優(yōu)秀學術帶頭人計劃項目以及博新計劃的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114052
學院OA系統(tǒng)
jAccount登錄
ENGLISH
地址：上海市東川路800號上海交通大學閔行校區(qū)機械與動力工程學院
郵編：200240
Email：sjtume@sjtu.edu.cn