单细胞电旋转微流体装置利用电场来探测细胞的性质。|图片:艾米丽·奥斯瓦尔德，德克萨斯A&M工程公司
分析单个细胞特性的能力对于生命科学应用的广泛领域至关重要，从诊断疾病和开发更好的治疗方法到表征致病菌和开发用于生物生产应用的细胞。然而，对单个细胞的准确分析是一项挑战，特别是当涉及到细胞的生物物理特性时，因为即使在相同的细胞群体中，细胞之间的特性也会发生很大的变化，并且在更大的群体中存在罕见的细胞类型。
为了满足这一需求，德州农工大学电气与计算机工程系的德州仪器II教授阿鲁姆·韩博士与他的研究生和博士后研究人员一起开发了一种新技术，可以通过使用单细胞电旋微流控装置精确分析细胞特性，该装置利用电场探测细胞特性。
该技术的工作原理是，首先利用电场捕获微流体装置中的单个细胞，然后施加旋转电场使被捕获的单个细胞旋转，然后测量旋转速度。通过对输入电场参数的了解和转速的分析，可以准确地分析单个电池的介电特性。
“通过知道施加了多大的力和细胞转动的速度，你可以提取细胞的许多基本生物物理特性，”韩说。
之前已经有人尝试过这样做，但这项技术在测量这些特性方面是最准确的，因为它能够施加高频电场(高达100兆赫兹)，并且使用八电极对设计来同时捕获单个电池，并对被捕获的电池施加旋转力。
通过了解施加的力的大小和细胞转动的速度，就可以提取细胞的许多基本生物物理特性。
该技术已被充分开发并应用于几种不同的细胞分析应用。在成功地证明了一次可以准确地完成对一个细胞的分析之后，韩氏实验室的研究生、该研究的第一作者李宇文(Yuwen Li)现在正领导进一步开发这项技术，以便以更高的速度同时对多个细胞进行分析。
这项研究的其他贡献者是来自电子与计算机工程系的博士后研究员黄灿和研究科学家韩松吉。
该项目通过与美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室的合作协议提供资金，并通过德克萨斯A&M工程实验站提供便利。