可调节微通道高度提高阻抗流式细胞术的灵敏度

流式细胞术（flow cytometry）技术推动了医学和药物研发领域的诸多进步。流式细胞术是一种单细胞分析技术，利用细胞在通过激光束时其化学标签发出的荧光进行分析。大多数流式细胞仪都配备微流体通道，这是一种调节荧光标记分析物流动的小通道。流式细胞术能够快速进行单细胞计数和分析，使其成为现代生物医学研究的基石。

一种强大的变体——阻抗 流式细胞术，用电极代替激光，当细胞或颗粒通过微流体通道时，电极可以检测电阻抗（电气设备对交流电的总电阻）的变化。这种方法无需使用通常成本高昂且耗费人力的荧光标签。

尽管阻抗流式细胞术具有诸多优点，但它的灵敏度较低，读数也不一致，因为流动细胞和电极之间的距离会根据通道高度和颗粒大小而变化。

为了填补这一空白，由日本奈良先端科学技术大学院大学（NAIST）副教授亚里昆·亚夏尔领导的研究团队开发了一个创新的低成本平台来克服这些限制。

他们的论文发表在《芯片实验室》杂志上，由 Trisna Julian 先生、Naomi Tanga 博士、NAIST 的 Yoichiroh Hosokawa 教授等人共同撰写。

该团队的设计目标很简单：根据颗粒大小动态调整通道高度。他们通过将金属探针连接到XYZ平台的垂直轴上来实现这一目标。XYZ平台是一种能够在三维空间内进行高精度移动的实验室设备。

通过控制探针的垂直位置，他们用探针的细尖压住流式细胞仪30微米高的微流体通道顶部。这种压缩会轻微挤压通道，从而根据需要改变其高度。

通过实验和模拟，研究团队表明，通过降低通道的高度使流动粒子能够更靠近传感电极，从而显著提高平台的灵敏度和准确性。

他们通过将通道高度降低三分之一，实现了阻抗信号的三倍放大，同时将信号变异性降低一半，使他们能够轻松区分不同大小的多个细胞。

值得注意的是，通过引入摄像头和物体检测算法，研究人员找到了一种利用堵塞（阻止分析物进一步通过的不必要的颗粒沉积）作为优化平台性能的策略的方法。

“我们的系统通过故意使通道变形来诱导临界收缩，以最大限度地提高灵敏度。然而，这种变形可以在实际堵塞发生之前释放，”亚夏尔博士解释说。“因此，我们的方法就像一个智能微通道，可以控制和利用堵塞现象。”

总体而言，这项研究为自适应阻抗流式细胞术的标准化奠定了急需的基础，为其融入需要精确细胞分析的临床和研究环境铺平了道路。

Yaxiaer 博士总结道：“我们的研究结果强调了通用、高性能阻抗流式细胞术平台的潜力——该平台简单、抗堵塞，并且适用于广泛的生物医学应用。”

与医疗机构合作可以将这个创新平台转变为即时诊断的诊断设备，也可以用于药物开发和测试。

更多信息： Trisna Julian 等人，基于自适应通道高度和实时堵塞释放策略的长期通用阻抗流式细胞术平台，Lab on a Chip (2025)。DOI ：10.1039/D5LC00673B

期刊信息： 芯片实验室