微流控芯片细胞阵列宽带阻抗谱检测方法研究

常规细胞悬浮液阻抗检测法只能得到群体细胞的平均阻抗特性，无法精确获得单个细胞的阻抗谱。作为细胞信号传导通路的基础电性质，细胞阵列的实时阻抗谱检测理论研究尚无深入报道。微流控芯片的发展为细胞阵列宽带阻抗谱检测开辟了新的途径，受到生物物理领域的广泛关注。本课题拟研究在微流控芯片上操控活性细胞聚集形成特定阵列、施加复杂生化激励及模拟细胞外基质表面微观环境，通过细胞阵列实时宽带阻抗谱检测来系统地度量其个体及群体行为；研究将解决细胞阵列宽带阻抗谱检测最佳宽带激励信号发生、微电极阵列极化校正及检测信号通道一致性校准、和宽带阻抗谱信号解析处理方法等问题。通过本研究，有望从阻抗谱层面揭示一些细胞内外部物质和能量交换、细胞形态变化、细胞骨架和迁移等细胞层面的行为之间的基本关系和规律。

细胞是一切生物体结构和功能的基本单位。研究细胞的结构、功能及生命活动对于人类健康至关重要。细胞分析对重大疾病早期诊断、治疗、药物筛选和细胞生理、病理过程的研究有重要意义，目前已成为研究的热点之一。长期以来，人们认为构成特定细胞群的单个细胞个体差异性很小。所以研究人员一直是对细胞群展开分析，获得是来之细胞群的平均值指标。随着技术发展，研究人员发现这些细胞群内存在很多的亚群，其表型并不完全一致。这导致平均值指标无法准确的体现完整的生物学信息。于是单细胞分析技术引起人们的广泛关注。采用微流控芯片进行单细胞分析目前成为一个迅速发展的研究领域，在微流控芯片的网络通道中,可以利用气压、液压和电压，或利用介电电泳力、光学陷阱以及磁场等技术，可以操纵细胞通过或驻留在通道内的任意位置，从而使单细胞计数、筛选以及胞内组分分析等操作大大简化。本课题首先研究细胞在微流控芯片内的受力分布情况，然后利用惯性力特性和细胞本身的弹性特征实现细胞分类，同时提出迎合低成本要求的基于微流控芯片技术的库尔特计数器，最后利用信号处理方法，结合细胞分布情况，提出利用阻抗比参数实现细胞的分类。