不論你人在哪里，電話和短信都能聯(lián)系到你，那是因為你的手機有一個獨特的識別號碼，這種號碼在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)置把你與其他人區(qū)分開來。喬治亞理工學(xué)院的研究人員正在使用一個類似的原理來跟蹤微流控芯片中進(jìn)行分類的細(xì)胞。

該技術(shù)使用一個很簡單的電路圖案，只需三個電極，并為每一個通過微流控芯片通道的細(xì)胞分配一個獨特的七位數(shù)字識別號碼。新技術(shù)還捕獲了細(xì)胞大小的信息，以及它們移動中的速度的快慢。這種識別和信息可以讓自動計數(shù)和分析的細(xì)胞被排序。

這項研究已經(jīng)發(fā)表在《芯片實驗》Lab on a Chip雜志上，研究顯示這種結(jié)構(gòu)可以提供電子信息，讓這種廉價的芯片上的進(jìn)行醫(yī)學(xué)檢測的實驗持續(xù)一天的時間，而不必利用醫(yī)院和診所之外的檢測確認(rèn)。該技術(shù)可以在一四通道芯片中跟蹤細(xì)胞，且具有的精度達(dá)百分之90以上。

“對于微流控芯片上的排序等工作我們是通過數(shù)字化信息分類” 法提赫·薩里奧格魯解釋說，他是佐治亞理工學(xué)院電氣和計算機工程系的助理教授?！巴ㄟ^結(jié)合微流控技術(shù)、電子及通信等原理，我們相信這將有助于解決在芯片實驗室技術(shù)輸出方面的一個重大挑戰(zhàn)。”

微流控芯片使用細(xì)胞獨特的生物物理或生化特性可以實現(xiàn)它們自身與病毒的分離。例如，抗原可以用來選擇細(xì)菌或癌細(xì)胞，并將它們分到單獨的通道。但要獲得排序結(jié)果的信息，這些細(xì)胞必須用光學(xué)方法進(jìn)行計算。

新技術(shù)，被稱為微流體代碼，增加了一個微米尺度的網(wǎng)格狀的微流體芯片的電氣電路。流過電路的電流在網(wǎng)格上的微流體通道中創(chuàng)建一個電場。當(dāng)一個細(xì)胞通過一個微流體通道時，它會在電路中產(chǎn)生一個阻抗的變化，即一個表明細(xì)胞通過的信號，并提供有關(guān)細(xì)胞的位置、大小和細(xì)胞通過通道時的速度信息。

這個阻抗的變化已經(jīng)用了很多年，用來檢測液體中細(xì)胞的存在，是用于進(jìn)行血細(xì)胞快速計數(shù)的可靠的庫爾特計數(shù)器的基礎(chǔ)。而微流體編碼技術(shù)則是超越了這種技術(shù)基礎(chǔ)。

當(dāng)每一個細(xì)胞通過時，利用混合電路的正負(fù)電荷創(chuàng)造一個獨特的識別數(shù)字信號，并對阻抗變化的信息利用1和0序列的組合進(jìn)行標(biāo)定。從多個細(xì)胞中分離出來的獨特的信號可以被一臺計算機分離和讀取出來，讓科學(xué)家們不僅能夠跟蹤細(xì)胞的特性，而且可以識別通過每個通道的細(xì)胞數(shù)量。

“通過合理調(diào)整網(wǎng)格模式，我們可以在我們選擇的細(xì)胞經(jīng)過的位置處生成代碼，”薩里奧格魯解釋?！巴ㄟ^測量整個系統(tǒng)的電流傳導(dǎo)，我們可以確定一個細(xì)胞通過的每個位置?！?/span>

由于每個通道的微流控芯片的細(xì)胞有某些共同的特征，該技術(shù)將允許自動檢測流體樣品中存在的腫瘤細(xì)胞、細(xì)菌或病毒。薩里奧格魯和他的學(xué)生們已經(jīng)證明，他們可以跟蹤超過一千的卵巢癌細(xì)胞且具有優(yōu)于百分之九十的準(zhǔn)確率。

對于細(xì)胞識別的基本原理為碼分多址（CDMA），這對于幫助蜂窩網(wǎng)絡(luò)中每個用戶信號的分離是至關(guān)重要的。微流控通道是用塑料材料制成的軟光刻技術(shù)。在玻璃基板上制造電氣圖案，然后與塑料芯片對準(zhǔn)。

“我們已經(jīng)創(chuàng)建了一種沒有任何活性成分的電子傳感器，”薩里奧格魯說?！八皇且粚舆M(jìn)行巧妙構(gòu)圖后金屬。細(xì)胞與金屬層共同產(chǎn)生數(shù)字信號，而這種過程恰是以蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)對每個用戶追蹤識別同樣的方式進(jìn)行的。我們在一個微流體芯片上創(chuàng)建了一個手機網(wǎng)絡(luò)。”

研究的下一步是將電子傳感器與微流體芯片結(jié)合，能夠主動地進(jìn)行細(xì)胞分類。除了能夠進(jìn)行癌細(xì)胞、細(xì)菌和病毒的分離，這樣的系統(tǒng)還可以對無機粒子進(jìn)行排序和分析。

該系統(tǒng)的計算需求應(yīng)該是最小的，要求不超過現(xiàn)已在智能手機上的把CDMA信號的解碼處理器功率。這種功能性證實的主設(shè)備只包含四個通道，但薩里奧格魯認(rèn)為恰當(dāng)通過設(shè)計可以很容易地擴展到更多的渠道。

“這就像是在一個微流控芯片上設(shè)置一個USB端口一樣，”他解釋說?！拔覀兊募夹g(shù)可以實現(xiàn)把所有發(fā)生在芯片上的微流體的操作轉(zhuǎn)化成定量的相關(guān)測量的數(shù)據(jù)。

最終，研究人員希望能夠制造出一種廉價的芯片，用于在醫(yī)生辦公室和偏遠(yuǎn)地區(qū)的復(fù)雜醫(yī)療診斷檢測。芯片可能包含在墨盒內(nèi)，且將自動化進(jìn)行測試過程。

“對于這種檢測規(guī)模的擴展將是非常令人興奮的，我認(rèn)為這將打開許多不同檢測電子化的可能性”薩里奧格魯說?！胺稚⒌男l(wèi)生保健是一個重要的趨勢，我們的技術(shù)將有望有一天實現(xiàn)多種診斷檢測，而不必到醫(yī)院或通過大型的醫(yī)療設(shè)施。”