3D微介电泳细胞特性分析仪

产品描述

介电电泳是一种能在不同频次的电场中分析细胞移动的技术（细胞在电场中以不同频率运动），就像细胞的电泳， 3D 细胞介电电泳分析系统是细胞介电电泳分析系统中是一个新的、更强大的、更简单的方法，3DEPtech是目前一款性价比高的细胞介电电泳分析系统之一，应用范围广泛涉及到生物、医学、农畜业、制药等，应用于癌细胞及细菌抗性的检测、癌细胞凋亡的快速检测、病毒颗粒的 特性检测、水质的检测、酵母细胞的存活状态快速检测，穿膜药物对血细胞的影响等。

基本原理：

介电电泳是在非均匀交流电场中，悬挂在一定介质中的微粒因诱导化作用产生的定向迁移现象。与普通的电泳（正负电荷相吸）不同，介电电泳利用非均匀的电场诱导化微粒。由于穿过微粒的电场变化造成了微粒之间的库仑力的不平衡，这就产生了一个对中性粒子的作用力。根据微粒的性质及周围介质的不同，这种力可以是吸引的也可以是排斥的（如图 1.所示），微粒是被电场诱导化的，与自身所带的电荷无关。

3DEPtech 是一款性价比高的介电电泳分析系统之一，使用方便，操作简单，传统的节电电泳使用的是微组装设备，只能一次分析一个样品，而 3DEPtech 使用的是专业的DEP-well 多孔板，价格便宜，不仅能防止污染，而且一次能分析多个样品，另外相比于传统的细胞介电电泳分析系统，3DEPtech 增加了电的面积，增加了检测的准确性。

创新性新技术

介电泳技术虽已发展数十年，但由于传统介电泳普遍为2D，需在单一样本内改变频率做数小时以上的观测，且由于能放置细胞数量少，导致实验变异性大，跨入门槛高。

3DEP整合了微电*微孔槽晶片、光学感应侦测系统、自动讯号撷取系统及自动化分析软体等，将介电泳此一技术**商品化进入市场；不但操作门槛降低，更有高度的稳定性与再现性，让介电泳细胞分析从理论变成真实可靠的应用。

一次性晶片设计

一次性的晶片设计让实验之间不会有交叉污染的机会；样本的分析小从病毒微粒，大到心肌细胞都适用，整个实验样本不需标定也不会伤害样本。

实验时20个孔洞同时给与不同频率进行侦测，只需数秒就可得到实验结果，跳脱了过往费时费工的限制；3D孔洞的设计可放入大量的样本，以明暗度的变化来量化DEP-Force，使实验的稳定性与再现性达到可商业化的标准。

自动化分析软件

20个孔洞中的明暗度变化直接换算为DEP-Force，中间省略了繁复的物理公式。藉由环境导电度与电场强度、大小等参数的固定之下，软件会自动进一步计算出细胞膜导电度(membrane conductance)、细胞膜电容度(membrane capacitance)、细胞质导电度(cytoplasm conductivity)和细胞质介电度(cytoplasm permittivity)，让细胞在介电泳下的分析获得更多的资讯。

介电泳分析细胞的方式，并不像一般的分子标记侦测细胞的化学性变化，而是侦测细胞的物理性变化，包括有：细胞质离子含量和组成、膜电位、膜的导电性、形态学和表面粗糙度、尺寸和形状的形式。由于各种细胞具有不同的介电特性(导电率、介电常数)，当受到某种程度的非均匀交流电场时，会诱发细胞上电荷有不同程度的*化现象，细胞将因其不同的介电特性而受到正或负的介电泳力，在此力的作用下会移动到不均匀电场的特定位置，利用此特性即可鉴别不同介电特性的细胞，如肿瘤细胞与正常细胞的介电特性有显著的差异。再由于此法不会破坏细胞且适合微小化，目前已成功应用于分离水中**、酵母菌细胞，且能分辨出血液中之癌症细胞及红血球细胞。

微介电泳槽技术(DEP-WELL TECHNOLOGY)

微介电泳槽技术乃是将不均匀电场设计在3D的微小孔槽中，并可将细胞直接置于微小孔中进行介电泳动分析的一种新技术。

3DEP使用一次性的微孔晶片，晶片上的20个微孔壁都由正负交错的电所构成以形成不均匀电场；20个孔洞中之每一微孔(装载约1000个细胞)于实验时会同时给与不同的频率(10k~20M-Hz)使细胞有不同程度的化，再藉由摄像机来辨别孔洞的明暗度变化，以量化样本的介电泳强度；当DEP-negative时细胞会被推挤到孔洞中间，拍照时暗度提升，当DEP-positive时细胞会被吸附到孔洞壁上，拍照时亮度提升。不同类型的细胞，拥有不同的介电特性，各孔洞的明亮度也会有所不同。

干细胞分化潜力的早期鉴定

若在干细胞分化之前就可判断其偏好分化的方向，将可协助未来干细胞的挑选和临床应用。

此研究使用已经确认会分化为Neural-Cells的SC27与确认会分化为Astrocytes的SC23人类神经干细胞进行测试分析。

分化前两细胞不论是型态与marker表现都几乎一致，无法以现行方法分辨。但介电泳实验则可证实两个样本在membrane-capacitance有显著差异，表示两样本之间细胞膜的介电特性有所差异，虽然从影像上无法分辨，但以介电泳侦测方式则可看出端倪；且不论在人类与小鼠和不同细胞代数之间都获得一致的结果。因此遵循此标准，未来将可在早期就判定此神经干细胞分化的趋向

细胞早期癌化的监测

目前许多癌症由于发现时已是末期，因此**机率相对降低，若能提早发现并**将可大幅降低死亡率，可惜的是目前许多分子诊断的方式也难以早期发现正常细胞转化成癌症细胞的征状。

使用human oral keratinocytes(HOK)、dysplastic oral-keratinocytes(DOK)及oral squamous cell carcinomas(H357, H157)进行细胞物理性质的分析。结果发现随着细胞恶性的程度增加，其Effective Membrane Capacitance逐渐上升，代表其细胞膜的完整性降低；同时Cytoplasmic Conductivity逐渐下降，表示其细胞质内的导电度下降。借此方式，可从病人口腔直接收集样本，进行早期的分析诊断。

Cancer, pre-cancer and normal oral cells distinguished by di

**抗药性快速检测

近来具有抗药性的**感染逐年增加，因此快速评估***是否具有杀死**的效果就变得相当重要。但传统的纸锭扩散试验(Disk diffusion test) 大约需要24小时，在测试结果出来之前，病人仍处在危险之中。

以E. coli为例，加入40-μg/mL-polymyxin-B，在一小时及两小时后可观察到E. coli的细胞膜导电度(Gspec)与电容度(Cspec)有相当程度的上升，而细胞质导电度(σcyto)则是明显的下降；此结果表示此***造成E. coli细胞膜严重的破损，进一步使得细胞质内的离子渗漏出来。此测试方式不但可在数秒之内就知道***对**的效果，且敏感性与稳定性也相当可靠。

Rapid determination of antibiotic resistance in E. coli usin

**毒性评估

**剂量与细胞存活率的关联性是评估**使用浓度的重点，快速而又准确的定量**毒性将可大幅缩短实验时间。由于**处理后，细胞膜形态与胞内离子浓度的变化比生化标志的出现更为快速，因此可以利用介电泳技术快速评估**对细胞的反应(图A)。

使用Doxorubicin**处理K562细胞4小时后，即可使用介电泳技术观察细胞死亡情形(白色柱状)，且此结果与传统利用Trypan-blue的方法一致(灰色柱状图)，不同之处在于Trypan -blue需在**处理72小时后才有反应，若处理4小时则无法分辨差异(黑色柱状图)(图B)。此现象反映在不同的细胞株中，表示此技术可用来快速评估**毒性

应用范围:

DEP-Well-技术应用领域*为广泛，由于不同生理状态的细胞或组织，其介电特性皆不同，因此可用来检测干细胞分化能力、细胞凋亡、分辨正常细胞与肿瘤细胞、分辨血液中之癌症细胞(Circulation Tumor Cell, CTC)与红血球细胞、检测**种类与抗药性等，*适合用在**毒性测试与口腔癌检测。