基于宽带功率放大器的声流控细胞高效分选创新方案

实验名称：声流控细胞分选

研究方向：基于声流控的活死细胞分选技术是一种利用声波在微流体通道中产生的特定流场效应来实现细胞分选的方法。这种技术结合了声学、流体力学和生物学原理，能够在不破坏细胞活性的前提下，高效、精准地分离活细胞和死细胞。

基于微流控的细胞分选主要有以下几种分选机制，基于电学、声学、微阀、气泡喷射、光学的分选方法。但许多方法仍然存在一定的局限性，阻碍了其在实际应用中的可行性。例如，基于介电泳（DEP）的细胞分选需要精细维护样品的电特性，尤其是电导率，不同生物样品之间的电导率可能存在显着差异。此外，施加的强电场可能导致细胞电穿孔和热损伤。产生气泡的分选方法，当微气泡破裂时，它会回流到流道中，从而将细胞拉入目标出口的相反方向，增加错误分选的风险。光学分选方法光路过于复杂，无法发挥微流体系统体积小的优势。而磁分选方法过于依赖分选样品的磁特性，不具有通用性。而声学分选方法则具有的应用优势：(1)非侵入性：声流控技术不需要对细胞进行化学标记或物理处理，因此能够保持细胞的完整性和活性。（2）高效性：声波在微流体通道中产生的流场效应能够迅速作用于细胞，实现快速分选。(3)精准性：通过调整声波参数和微流体通道的设计，可以实现对不同种类细胞的精准分离。（4）可扩展性：声流控技术可以与其他微流控技术相结合，构建集成化的细胞处理平台。

基于声流控的活死细胞分选技术在生物医学研究、药物筛选、细胞治疗等领域具有广泛的应用前景。例如，在药物筛选过程中，可以利用该技术快速分离出对药物敏感的活细胞和已死亡的细胞，从而评估药物的疗效和毒性。此外，该技术还可以用于细胞治疗前的细胞质量控制，确保治疗用细胞的活性和纯度。随着微纳加工技术、声学技术和生物技术的不断发展，基于声流控的活死细胞分选技术将不断向更高精度、更高通量和更低成本的方向发展。未来，该技术有望在更多领域得到应用和推广，为生物医学研究和临床应用提供更加便捷和高效的解决方案。

图：声流控细胞分选测试原理框图

实验目的：利用压电换能器在微流道中产生的声流体隧道，实现活死细胞的分选

测试设备：示波器、信号发生器、ATA-1372A宽带放大器、上位机、高速相机、超声换能器、注射泵等。

实验过程：设计具有特定几何形状和尺寸的微流体通道，以确保声波在通道内产生预期的流场效应。在微流体通道的两侧设置压电换能器，使用信号发生器产生激励信号，再通过ATA-1372A宽带放大器放大驱动压电换能器，通过施加电信号产生声波，同时打开注射泵向微流控芯片中注射活死细胞混合溶液，再利用示波器观察电压大小，高速显微镜观察细胞运动轨迹。

功率放大器推荐：ATA-1372A

图：ATA-1372A宽带功率放大器指标参数

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审核编辑 黄宇