Dielektrische Separation von Partikeln und Zellen in einem Mikrosystem

Es gibt hochsensible analytische Techniken zur Untersuchung zellulärer und molekularer Ereignisse in sehr kleinen Volumina. Die Entwicklung von Mikrowerkzeugen für eine effektive Probenhandhabung und -trennung in solchen Volumina bleibt eine Herausforderung. Die meisten bisher entwickelten Geräte nutzen elektrophoretische und chromatographische Trennmethoden. Wir zeigen, dass die durch Wechselstromfelder unter Bedingungen der negativen Dielektrophorese (DEP) erzeugten Kräfte ebenfalls verwendet werden können. Miniaturisierte Elektrodenarrays befinden sich in einem Mikrokanal und werden mit hochfrequentem Wechselstrom betrieben. Ein laminare Flüssigkeitsstrom transportiert Partikel an den Elektroden vorbei. Die Modifikation des Wechselstromantriebs verändert die Partikeltrajektorien. Wir haben Latexpartikel in Mikrometergröße und lebende Säugetierzellen in einem Gerät verarbeitet, das aus folgenden vier Elementen besteht: einem planaren Trichter, der Partikel aus einem 1 mm breiten Strom in einen Strahl von etwa 50 Mikrometer Breite konzentriert, einem Ausrichter, der den Strahl weiter verengt und zur Zerkleinerung von Partikelaggregaten beiträgt, einem Feldkäfig, der verwendet werden kann, um Partikel einzufangen, und einem Schalter, der Partikel in einen von zwei Ausgangskanälen leiten kann. Die Elektroden bestehen aus Platin/Titan und Indium-Zinn-Oxid (ITO) auf Glassubstraten. Die Partikelkonzentration und das Umschalten konnten für lineare Fließgeschwindigkeiten von bis zu etwa 10 mm s-1 erreicht werden. Die Kombination dieser neuen Methode mit leistungsstarker optischer Detektion bietet Perspektiven für miniaturisierte Durchflusszytometrie.