研究目的
使用微流控介电传感器监测流动和静态条件下红细胞(RBC)聚集动力学,并研究聚集动力学对纤维蛋白原浓度的依赖性。
研究成果
该微流控介电传感器成功监测了流动和静态条件下红细胞聚集与解聚的动态过程,显示出对纤维蛋白原浓度变化的敏感性。即使在生理剪切流速下,它也能区分具有不同聚集动力学特性的血液样本,凸显其在生物医学诊断即时检测中的潜在应用价值。
研究不足
实验在室温下进行,可能无法完全复现体内环境。该传感器需要阻抗分析仪等外部设备,限制了便携性。研究仅使用了健康血液样本,未探索病理状态或长期稳定性。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用具有三维平行板电容传感结构的微流控介电传感器,测量人全血复相对介电常数的实部。通过10kHz–100MHz频段的介电谱技术捕捉红细胞聚集与解聚引起的变化。
2:样本选择与数据来源:
从凯斯西储大学造血生物库及细胞治疗中心获取去标识的健康人全血样本,使用EDTA抗凝管采集并在4小时内检测。部分样本经体外纤维蛋白原处理以调控聚集动力学。
3:实验设备与材料清单:
带PMMA盖板和基底的微流控传感器、金电极、用于通道成型的DSA薄膜、注射泵(New Era Pump Systems NE-300)、阻抗分析仪(Agilent 4294A)、定制PCB测试夹具、塑料导管、用于目视验证的显微镜。
4:0)、阻抗分析仪(Agilent 4294A)、定制PCB测试夹具、塑料导管、用于目视验证的显微镜。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过注射泵控制剪切率使血样流经微流控通道,在流动周期(如500s?1持续5分钟)与静态条件(5分钟)下于1MHz频率测量介电常数。对稀释血样进行显微镜目视观察。纤维蛋白原处理样本在不同剪切率下测试以评估聚集动力学。
5:数据分析方法:
对介电常数实部进行时间归一化分析,采用半对数拟合数据,统计分析包含均值与标准误(SEM)用于组间比较。
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Impedance Analyzer
4294A
Agilent
Measures the complex impedance of the sensor to determine dielectric permittivity of blood samples.
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Syringe Pump
NE-300
New Era Pump Systems
Controls the volumetric flow rate of blood through the microfluidic channel.
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Microfluidic Sensor
Capacitive sensing structure for dielectric measurements of blood under flow and static conditions.
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PCB Test Fixture
Provides electrical connection between the impedance analyzer and the sensor.
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Plastic Tubing
Connects the syringe pump to the sensor inlet for fluid flow.
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