一、引言

細(xì)胞分選技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，如疾病診斷、細(xì)胞治療和生物研究等。介電電泳技術(shù)作為一種新興的細(xì)胞分選方法，利用非均勻電場(chǎng)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生的介電電泳力來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的分離和富集。電壓放大器在這一技術(shù)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，為介電電泳細(xì)胞分選提供了高精度和高穩(wěn)定性的信號(hào)放大與控制。

二、介電電泳細(xì)胞分選原理

介電電泳技術(shù)基于細(xì)胞在非均勻電場(chǎng)中的受力特性。當(dāng)細(xì)胞懸液流經(jīng)微流控芯片的電極區(qū)域時(shí)，細(xì)胞會(huì)受到介電電泳力的作用。這種力的方向和大小取決于細(xì)胞的電學(xué)性質(zhì)、電場(chǎng)強(qiáng)度及其梯度。通過控制電場(chǎng)參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同細(xì)胞類型的分離和分選。

三、電壓放大器在介電電泳細(xì)胞分選中的作用

（一）信號(hào)放大

介電電泳細(xì)胞分選需要高電壓信號(hào)來產(chǎn)生足夠強(qiáng)的電場(chǎng)。電壓放大器能夠?qū)⑿盘?hào)發(fā)生器輸出的低電壓信號(hào)放大到所需的高電壓水平，驅(qū)動(dòng)微流控芯片中的電極產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)。

圖：電壓放大器在介電電泳力多級(jí)細(xì)胞分選中的應(yīng)用

（二）精確控制

電壓放大器可以精確調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的幅值和頻率，優(yōu)化介電電泳力的大小和方向。通過調(diào)整信號(hào)頻率，可以確定細(xì)胞受正向介電電泳力或負(fù)向介電電泳力的作用范圍，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同細(xì)胞類型的高效分選。例如，在微流控細(xì)胞分選實(shí)驗(yàn)中，通過調(diào)節(jié)信號(hào)頻率和幅值，可以優(yōu)化分選效率，避免細(xì)胞在過濾孔區(qū)域的堵塞。

（三）提高檢測(cè)靈敏度

電壓放大器能夠放大微弱的電信號(hào)，提高檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度。在介電電泳細(xì)胞分選中，通過放大細(xì)胞受力后的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，可以更準(zhǔn)確地檢測(cè)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)軌跡和分選效果。這有助于提高分選的準(zhǔn)確性和效率。

四、應(yīng)用案例

（一）微流控芯片細(xì)胞分選

在微流控芯片細(xì)胞分選實(shí)驗(yàn)中，電壓放大器用于驅(qū)動(dòng)芯片上的微電極產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括信號(hào)發(fā)生器、電壓放大器、顯微鏡和微流控芯片等設(shè)備。通過加載交流信號(hào)于芯片電極上，細(xì)胞在介電電泳力的作用下被分選。例如，安泰電子的ATA-2042電壓放大器在該實(shí)驗(yàn)中提供了高穩(wěn)定性和低失真的高壓信號(hào)，確保細(xì)胞分選的準(zhǔn)確性和效率。

圖：電壓放大器在介電泳效應(yīng)的細(xì)胞分選研究中的應(yīng)用

（二）多級(jí)細(xì)胞分選

電壓放大器還可用于介電電泳力多級(jí)細(xì)胞分選。通過改變信號(hào)源頻率，確定細(xì)胞受正負(fù)介電電泳力作用的頻率范圍，實(shí)現(xiàn)微粒及細(xì)胞的可持續(xù)多級(jí)分選。例如，在基于微結(jié)構(gòu)過濾和介電電泳效應(yīng)的新型細(xì)胞分選方法中，電壓放大器通過精確控制信號(hào)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同尺寸微粒和細(xì)胞的高效分選。

圖：ATA-2042高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

（三）海拉細(xì)胞分選

在海拉細(xì)胞分選實(shí)驗(yàn)中，電壓放大器用于放大信號(hào)發(fā)生器輸出的電壓信號(hào)，驅(qū)動(dòng)探針產(chǎn)生電場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用懸浮細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞鑒別和分離時(shí)，可以在不同細(xì)胞類型之間觀察到一致的介電差異。這為細(xì)胞分選提供了可靠的依據(jù)。

圖：ATA-2000系列高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

電壓放大器在介電電泳細(xì)胞分選中具有不可替代的重要作用。它通過信號(hào)放大、精確控制和提高檢測(cè)靈敏度，為介電電泳細(xì)胞分選提供了高精度和高穩(wěn)定性的支持。在微流控芯片細(xì)胞分選、多級(jí)細(xì)胞分選和海拉細(xì)胞分選等應(yīng)用中，電壓放大器顯著提高了細(xì)胞分選的效率和準(zhǔn)確性，推動(dòng)了生物醫(yī)學(xué)研究的發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，電壓放大器在介電電泳細(xì)胞分選中的應(yīng)用將更加廣泛和深入，為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供更多創(chuàng)新解決方案。

審核編輯 黃宇