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运用移动通信原理帮助微流控芯片实现活体细胞信息数字化

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微流控器件的尺寸非常小,能够检测疾病的生物标志物,但是检测结果通常需要使用显微镜才能读取。乔治亚理工学院的研究人员开发了一款电子传感器,能够同时检测一个微流控器件的多个流道中的肿瘤细胞,他们借助了源自CDMA的数据编码技术(和GSM一样,CDMA也是一种数据传输技术),Verizon(美国第一大移动运营商)和Sprint(美国第三大移动运营商)的美国移动电话网络都应用了CDMA技术。


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当一个细胞通过覆盖电场的流道时会改变电场的阻抗,传感器通过测量电场的阻抗变化就能识别细胞的尺寸,也能够探测到该细胞处于传感器的什么位置,以及它的移动速度。乔治亚理工学院的研究团队使用这一传感器原型,对卵巢肿瘤细胞检测的识别准确率超过90%,很有可能将识别准确率提升到接近100%。


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当每个细胞通过电场时,混合电路中的正负感应电荷会产生一个独一无二的识别数字信号,这一串01数字信号包含了电场的阻抗变化信息。大量的细胞在通过电场时,都会产生一个独一无二的识别信号,计算机可以分离并读取这些识别信号,使科学家们不仅能够监测细胞的性质,还能精确计算出每个流道通过了多少个细胞。


“我们开发了一款没有任何主动元件的电子传感器,”乔治亚理工电子和计算机工程学院的助教Fatih Sarioglu说,“它就是一个具有巧妙图案的金属层,细胞和金属层协同工作产生数字信号,和移动电话网络追踪识别每个通话者身份的原理一样。我们在微流控芯片上创造了一个跟移动电话网络一样的细胞网络。”


下一步研究将结合微流控芯片和该电子传感器来实现主动细胞分选。除了肿瘤细胞、细菌和病毒,这样的系统也能够分离和分析无机粒子。



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