日本广岛大学的研究人员近日开发出一种新方法，可利用芯片实验室（lab-on-chip）上的一体化操作对悬浮在液体中的活细胞进行分选，整个分离过程仅需30分钟。这种方法跳过了耗时的样本预处理和化学标记，同时保留了细胞的原始结构。

他们建造了一个微流控芯片原型，这种芯片使用电场在介电泳中向不同方向诱导细胞。介电泳（dielectrophoresis）又称双向电泳，是指中性粒子在受到外部非均匀电场作用时的一种位移现象。

由Fumito Maruyama教授领导的广岛大学研究团队近日在《iScience》杂志上发表了他们的研究成果。

介电泳通过施加非均匀电场来诱导悬浮粒子（比如细胞）的运动。由于介电泳力的强度取决于细胞的大小及其介电特性，因此该技术可以根据这些差异选择性分离细胞，并应用于医学研究和医疗行业。与其他方法相比，它的最大优点是简单。

在这项研究中，Maruyama及其团队设计了一种微流控的介电泳设备，可实现快速和半自动的细胞分离。利用该设备，他们从液体产品中分离出细菌细胞，并从两种混合的真核细胞中富集一种细胞类型。

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分离原理示意图（图片来自原文）

Maruyama表示：“传统的细胞分离方法，如市售的细胞分选仪，通常用荧光物质或抗体等标记物来标记细胞，使其无法保持在原始的物理状态。因此，利用微流控通道和介电泳来分离不同大小的细胞，已被认为是一种无需标记即可分离细胞的好方法。”

他还指出：“介电泳不能完全取代现有的分离方法，比如离心机和细胞滤网。然而，它为更快的细胞分离打开了大门，有望应用在某些科研和工业领域，比如制备治疗用的干细胞、血小板和抗癌T细胞。”

在医疗行业，细胞分离技术可应用在多个领域，包括从捐献的血液中去除不需要的细菌细胞，以及分离干细胞及其衍生物，这对开发干细胞疗法至关重要。

“如果您需要从含有两种或多种细胞的溶液中富集某种细胞类型，我们基于介电泳的系统是一个很好的选择，因为它可以简简单单地让大量细胞连续通过。然后，您可在出口处轻松收集想要富集的细胞，”Maruyama补充说。

这个富集细胞的过程是一体化的。“该设备省去了样品预处理，在芯片实验室中采用一体化操作实现细胞分离，只需要很少的体积（0.5-1 mL）就可以收集目标细胞，且整个分离过程在30分钟内完成。许多研究人员迫切需要这种快速的细胞分离技术，以迅速确定目标细胞的特征。”他说。

研究人员表示：“未来的研究可能会不断改进，让我们能够利用介电泳以更高的特异性来收集特定类型的细胞。”

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Kyoichi Oshiro, Yoshikazu Wakizaka, Masayo Takano, Takayuki Itoi, Hiroki Ohge, Kazumi Koba, Kyoko Yarimizu, So Fujiyoshi, Fumito Maruyama. Fabrication of a new all-in-one microfluidic dielectrophoresis integrated chip and living cell separation. iScience, 2022; 25 (2): 103776 DOI: 10.1016/j.isci.2022.103776