Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm vai trò của tương tác lưỡng cực giữa các tế bào trong các thiết bị điện điện môi: ứng dụng cho các điện cực đa thức
Tóm tắt
Chúng tôi nhằm mục đích nghiên cứu ảnh hưởng của sự tương tác lưỡng cực giữa các tế bào trong các phân bố cân bằng trong các thiết bị điện điện môi. Chúng tôi đã sử dụng phương pháp Monte Carlo-Poisson ba chiều kết hợp để nghiên cứu lý thuyết phân bố cuối cùng của một hệ thống các hạt không mang điện có khả năng phân cực, bị treo trong một môi trường lỏng tĩnh dưới tác động của một trường điện không đều dao động được tạo ra bởi các điện cực đa thức. Các phân bố mô phỏng đã được so sánh với các phân bố thực nghiệm được quan sát trong trường hợp tế bào MDA-MB-231 trong cùng điều kiện hoạt động. Phân bố thực tế và mô phỏng là nhất quán. Trong cả hai trường hợp, phân bố tế bào gần các điện cực bị chi phối bởi các tương tác lưỡng cực giữa các tế bào, tạo ra các chuỗi dài. Sự đồng nhất giữa phân bố tế bào thực tế và mô phỏng chứng minh độ tin cậy của phương pháp. Phân bố bị chi phối bởi các tương tác lưỡng cực giữa các tế bào ngay cả trong các chế độ mật độ thấp (105 tế bào/ml). Một ước tính cải tiến về ngưỡng mật độ điều chỉnh chế độ không tương tác được đề xuất.
Từ khóa
#tương tác lưỡng cực #điện điện môi #phân bố tế bào #phương pháp Monte Carlo-Poisson #điện cực đa thứcTài liệu tham khảo
Pohl HA, Pethig R: Dielectric measurements using non-uniform electric field (dielectrophoretic) effects. J Phys E Sci Instrum 1977, 10: 190. 10.1088/0022-3735/10/2/022
Pohl H: The motion and precipitation of suspensoids in divergent electric fields. J Appl Physics 1951, 22: 869. 10.1063/1.1700065
Gascoyne PRC, Noshari J, Anderson TJ, Becker FF: Isolation of rare cells from cell mixtures by dielectrophoresis. Electrophoresis 2009, 30: 1388. 10.1002/elps.200800373
Huges MP: Strategies for dielectrophoretic separation in laboratory-on-a-chip systems. Electrophoresis 2002, 23: 2569. 10.1002/1522-2683(200208)23:16<2569::AID-ELPS2569>3.0.CO;2-M
Castillo J, Tanzi S, Dimaki M, Svendsen W: Manipulation of self-assembly amyloid peptide nanotubes by dielectrophoresis. Electrophoresis 2008, 29: 5026. 10.1002/elps.200800260
Duchamp M, Lee K, Dwir B, Seo JW, Kapon E, Forro L, Magrez A: Controlled positioning of carbon nanotubes by dielectrophoresis: insights into the solvent and substrate role. ACS Nano 2010, 4: 279. 10.1021/nn901559q
Shen Y, Elele E, Khusid B: A novel concept of dielectrophoretic engine oil filter. Electrophoresis 2011, 32: 2559. 10.1002/elps.201100072
Shin S, Stemke-Hale K, Tsimberidou AM, Noshari J, Anderson TE: Antibody-independent isolation of circulating tumor cells by continuous-flow dielectrophoresis. Biomicrofluidics 2013, 7: 011807. 10.1063/1.4774304
Cetin B, Li D: Dielectrophoresis in microfluidics technology. Electrophoresis 2011, 32: 2410. 10.1002/elps.201100167
Shim S, Stemke-Hale K, Noshari J, Becker F, Gascoyne PRC: Dielectrophoresis has broad applicability to marker-free isolation of tumor cells from blood by microfluidic systems. Biomicrofluidics 2013, 7: 011808. 10.1063/1.4774307
Nathan B: Microfluidics: the great divide. Nat Methods 2009, 6: 683. 10.1038/nmeth0909-683
Morgan H, Hughes MP, Green NG: Separation of submicron bioparticles by dielectrophoresis. Biophys J 1999, 77: 516. 10.1016/S0006-3495(99)76908-0
KH K, Li D: Dielectric force and relative motion between Two spherical particles in electrophoresis. Langmuir 2006, 22: 1602. 10.1021/la052162k
Lee D, Yu C, Papazoglou E, Farouk B, Noh HM: Dielectrophoretic particle–particle interaction under AC electrohydrodynamic flow conditions. Electrophoresis 2011, 32: 2298.
Lewpiriyawong N, Yang C: Dielectrophoresis field-flow fractionation for continuous-flow separation of particles and cells in microfluidic devices. Advance in Transport Phenomena 2014, 3: 29. 10.1007/978-3-319-01793-8_2
Mohtar MN, Hoettges KF, Hughes MP: Factors affecting particle collection by electro-osmosis in microfluidic systems. Electrophoresis 2014, 35: 345. 10.1002/elps.201300420
Arun TJ, Singh KP, Aubry N: Dielectrophoresis of nanoparticles. Electrophoresis 2004, 25: 3625. 10.1002/elps.200406092
Nicotra OE, La Magna A, Coffa S: A mean field approach to many-particles effects in dielectrophoresis. Appl Phys Lett 2008, 93: 193902. 10.1063/1.3025840
Nicotra OE, La Magna A, Coffa S: Particle-chain formation in a dc dielectrophoretic trap; a reaction–diffusion approach. Appl Phys Lett 2009, 95: 073702. 10.1063/1.3177332
Nicotra OE, La Magna A, Coffa S: Numerical study of particle-particle interactions in Lab-on-a-chip devices based on dielectrophoresis. Sens Lett 2010, 8: 457. 10.1166/sl.2010.1294
La Magna A, Camarda M, Deretzis I, Fisicaro G, Coffa S: Coupled Monte Carlo-Poisson method for the simulation of particle-particle effects in dielectrophoretic devices. Appl Phys Lett 2012, 100: 134104. 10.1063/1.3697733
Huang Y, Pethig R: Electrode design for negative dielectrophoresis. Meas Sci Technol 1991, 2: 1142. 10.1088/0957-0233/2/12/005
Gimsa J, Marszalek P, Loewe U, Tsong T: Dielectrophoresis and electrorotation of neurospora slime and murine myeloma cells. J Biophys 1991, 60: 749. 10.1016/S0006-3495(91)82109-9
Huang Y, Ralph H, Pethg R, Wang X: Differences in the AC electrodynamics of viable and non-viable yeast cells determined through combined dielectrophoresis and electrorotation studies. Phys Med Biol 1992, 37: 1499. 10.1088/0031-9155/37/7/003
Sancho M, Giner V, Martinez G: Monte Carlo simulation of dielectrophoretic particle chain formation. Phys Rev E 1997, 55: 544.
Simonova TS, Shilov VN, Shramko OA: Low-frequency dielectrophoresis and the polarization interaction of uncharged spherical particles with an induced Debye atmosphere of arbitrary thickness. Colloid Jour 2001, 63: 108. 10.1023/A:1009458728584
COMSOL 4.3b http://www.comsol.com
Gascoyne PRC, Shim S, Noshari J, Becker FF, Stemke-Hale K: Correlations between the dielectric properties and exterior morphology of cells revealed by dielectrophoretic field-flow fractionation. Electrophoresis 2013, 34: 1042. 10.1002/elps.201200496
Jones TB: Electromechanics of Particles. New York: Cambridge University Press; 1995. Chapters 6 and 7, pp.139–226
Gupta V, Jafferji I, Garza M, Melnikova VO, Hasegawa DK, Pethig R, Davis DW: ApoStream™, a new dielectrophoretic device for antibody independent isolation and recovery of viable cancer cells from blood. Biomicrofluidics 2012, 6: 024133. 10.1063/1.4731647