在醫(yī)學和基礎(chǔ)研究中，微流控設(shè)備在迅速分析細胞方面，顯示出巨大的潛力。研究人員已經(jīng)設(shè)計了可根據(jù)細胞的大小、可變形性和電氣性能等特點來區(qū)分它們的系統(tǒng)。

最近，麻省理工學院（MIT）的一組研究人員開發(fā)出一種新方法，根據(jù)聲學屬性來分選細胞，——也就是說，它們是如何受聲波影響的，這取決于細胞的密度和可壓縮性。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在5月16日的《Nature Communications》雜志。論文的第一作者是麻省理工學院前博士后、現(xiàn)任瑞典隆德大學教授的Per Augustsson。

這些聲學特性依賴于細胞的內(nèi)含物和結(jié)構(gòu)，并不依賴細胞的大小，因此該方法可被用來分選相同大小的細胞類型。這種方法的另一個優(yōu)點是，它不需要以任何方式用化學標簽來改變細胞。

我們可以使用這種技術(shù)開發(fā)一種手持設(shè)備，這將使一個被稱為全血計數(shù)（CBC）的測試變得更為容易和更快。這種測試——目前需要血液樣本被送往實驗室進行分析，通常是為了確定患者的血液中存在多少血紅細胞和不同類型的白細胞。

本文資深作者、麻省理工學院的電氣工程和計算機科學教授Joel Voldman說：“你可以進行一個完整的血細胞計數(shù)，不需要對細胞做任何標記。”

這種新設(shè)備是由一個微流體通道組成，它在一個非常低的頻率上振動。隨著細胞流經(jīng)這個通道，根據(jù)細胞如何與振動產(chǎn)生的聲力相互作用，它們被推到了一定的位置。

如果細胞流經(jīng)通道中的水，它們幾乎所有都聚集在通道中心，因為它比水更密集。然而，研究人員加入了一種叫碘克沙醇（iodixanol）的化合物，其在通道中創(chuàng)建了一個密度梯度。流經(jīng)通道的液體在通道中間是最密集的，接近通道壁的密度減少。

通常，這種梯度最終會瓦解，因為中間密集的液體會向外蔓延。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)，通道微小振動所產(chǎn)生的聲學力量，可防止這種情況的發(fā)生。這種密度梯度迫使細胞橫向移動，沿著通道流動，直到它們達到正確的區(qū)域。

Voldman說：“如果我們讓中間的液體密度超高，而讓邊緣的液體密度較低，那么顆?；蚣毎麑⒁苿?，直到它們的聲學屬性與任何當?shù)丨h(huán)境相匹配。”

使用這種方法，研究人員發(fā)現(xiàn)，他們可以區(qū)分三種不同類型的白細胞——單核細胞、淋巴細胞和中性粒細胞，盡管單核細胞和中性粒細胞的大小非常相似。

除了分析紅血細胞和白血細胞之外，這種技術(shù)也可以用于從病人的血液樣本中分離腫瘤細胞，也許是為了監(jiān)測癌癥的進展。在這項研究中研究人員還表明，他們可以基于細胞的聲學特性，區(qū)分不同類型的腫瘤細胞。

早在2012年10月，北卡羅來納州立大學（NCSU）的研究人員就采用超聲波技術(shù)，開發(fā)出一種新的細胞分選方法，與其他方法相比，可減少細胞的損傷。這項研究成果表于《Applied Physics Letters》雜志。相關(guān)閱讀：一種新型的超聲波細胞分選技術(shù)。

2014年8月，麻省理工、賓夕法尼亞州立大學和Carnegie Mellon大學的研究人員，發(fā)明了一種以聲波為基礎(chǔ)的新細胞分離技術(shù)。這一設(shè)備只有一個硬幣大，但卻可以在癌癥患者的血液里檢測到極為罕見的腫瘤細胞，有助于醫(yī)生們判斷腫瘤是否會發(fā)生擴散。相關(guān)論文發(fā)表在美國國家科學院院刊PNAS雜志上。相關(guān)閱讀：道明、黃竣教授PNAS發(fā)明新細胞分選技術(shù)。

去年4月份，斯坦福大學醫(yī)學院的一個研究團隊，提出了一種分析單細胞類型的新方法。這種方法類似于分析一杯奶昔，以找到什么水果加入其中。本研究描述的方法稱為Cibersort，在線發(fā)表于《Nature Methods》。