研究目的
设计并使用结合太赫兹技术的微流控系统进行细胞检测,旨在区分不同种类的材料,并有望区分癌细胞与正常细胞。
研究成果
该微流控装置成功降低了水溶液的太赫兹吸收,并展现出材料区分能力。细胞捕获结果表明正介电泳效应使细胞聚集于电极边缘,但缓冲液成分及电学参数仍需优化。后续工作将通过注入不同细胞与培养基,利用太赫兹信号分析实现肿瘤细胞鉴别。
研究不足
该微流控装置仍有改进空间;由于细胞黏附、DEP缓冲液配比欠佳以及信号发生器频率/电压设置可能不当等问题,并非所有HCT-8细胞都能被有效捕获;太赫兹信号在超过1.5 THz后会产生噪声,限制了分析范围。
1:实验设计与方法选择:
研究涉及设计一种微流控装置以最小化太赫兹波的水吸收,利用介电泳(DEP)进行细胞捕获,并采用反射式太赫兹时域光谱仪(THz-TDS)通过快速傅里叶变换(FFT)进行信号检测与分析。
2:样本选择与数据来源:
使用直径为13-26微米的HCT-8细胞与DEP缓冲液(10 mM HEPES、236 mM蔗糖、59 mM葡萄糖)混合,在干燥空气和水环境中开展实验。
3:实验设备与材料清单:
包括ITO玻璃、光刻胶(AZ5214)、显影液(AZ400K)、ITO蚀刻液、SU8-3050微流控模具、PDMS、氧等离子体键合设备、注射泵、信号发生器(1 MHz交流电,10 Vpp)、光电导天线、金属板及Polyscanner-FL7太赫兹时域光谱系统。
4:4)、显影液(AZ400K)、ITO蚀刻液、SU8-3050微流控模具、PDMS、氧等离子体键合设备、注射泵、信号发生器(1 MHz交流电,10 Vpp)、光电导天线、金属板及Polyscanner-FL7太赫兹时域光谱系统。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过光刻和键合工艺制备带有ITO玻璃基底与PDMS微通道的微流控装置;使用注射泵以90微米/秒速度将细胞溶液注入微通道;通过电极施加介电泳力捕获细胞;将装置置于太赫兹时域光谱仪下方;在八个位置检测太赫兹信号(扫描平均次数=4,步长=0.2毫米);利用FFT将信号转换至频域进行对比。
5:2毫米);利用FFT将信号转换至频域进行对比。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:比较不同位置的频域信号以识别材料特性,重点关注空气与水环境间的差异。
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Polyscanner-FL7
FL7
Reflective Terahertz-Time Domain Spectrometer used for generating and detecting terahertz waves, transforming signals into frequency domain for material analysis.
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photoconductive antenna
Generates terahertz wave signals that penetrate through materials in the microfluidic device for detection.
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function generator
Generates AC signal (1 MHz, 10 Vpp) to produce dielectrophoresis force for cell trapping in the microfluidic device.
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syringe pump
Used to withdraw and control the flow of cell solution into the microfluidic device at a specified velocity.
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