Управляемая высота микрофотоканала повышает чувствительность в импедансной проточной цитометрии

Импедансная проточная цитометрия — мощный вариант метода, в котором вместо лазеров используются электроды для детекции изменений электрического импеданса при прохождении клеток через микрофотоканал. Этот подход не требует флуоресцентных меток, но страдает от низкой чувствительности и нестабильных показаний из-за переменного расстояния между клетками и электродами.

Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа под руководством доцента Яликуна Яксира из Научно-технологического института Нары (NAIST, Япония) разработала инновационную недорогую платформу.

Ключевая инновация: динамическая регулировка высоты канала

Целью было динамически регулировать высоту канала в зависимости от размера частиц. Для этого к вертикальной оси прецизионного XYZ-столика прикрепили металлический зонд. Контролируя его вертикальное положение, тонким наконечником надавливали на верхнюю часть микрофотоканала высотой 30 микрометров, сжимая его и изменяя высоту по требованию.

Результаты

Эксперименты и симуляции показали, что приближение частиц к сенсорным электродам за счёт уменьшения высоты канала значительно повышает чувствительность и точность:

• Уменьшение высоты канала на треть привело к трёхкратному усилению импедансного сигнала.
• Вариабельность сигнала сократилась вдвое, что позволило легко различать клетки разных размеров.

Управление засорением как стратегия

Используя камеру и алгоритм детекции объектов, исследователи превратили потенциальное засорение канала (нежелательное осаждение частиц) в стратегию оптимизации.

«Наша система намеренно создаёт критическое сужение, деформируя канал для максимизации чувствительности. Однако эту деформацию можно снять непосредственно перед реальным засорением», — объясняет доктор Яксир. — «Таким образом, наш подход действует как умный микрофотоканал, который управляет явлением засорения».

Значение и перспективы

Исследование закладывает основу для стандартизации адаптивной импедансной проточной цитометрии. Платформа, будучи простой, устойчивой к засорению и адаптируемой, имеет потенциал для широкого спектра биомедицинских применений — от диагностики у постели больного до разработки и тестирования лекарств.