流式細(xì)胞術(shù)（flow cytometry）技術(shù)推動(dòng)了醫(yī)學(xué)和藥物研發(fā)領(lǐng)域的諸多進(jìn)步。流式細(xì)胞術(shù)是一種單細(xì)胞分析技術(shù)，利用細(xì)胞在通過(guò)激光束時(shí)其化學(xué)標(biāo)簽發(fā)出的熒光進(jìn)行分析。大多數(shù)流式細(xì)胞儀都配備微流體通道，這是一種調(diào)節(jié)熒光標(biāo)記分析物流動(dòng)的小通道。流式細(xì)胞術(shù)能夠快速進(jìn)行單細(xì)胞計(jì)數(shù)和分析，使其成為現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究的基石。

一種強(qiáng)大的變體——阻抗 流式細(xì)胞術(shù)，用電極代替激光，當(dāng)細(xì)胞或顆粒通過(guò)微流體通道時(shí)，電極可以檢測(cè)電阻抗（電氣設(shè)備對(duì)交流電的總電阻）的變化。這種方法無(wú)需使用通常成本高昂且耗費(fèi)人力的熒光標(biāo)簽。

盡管阻抗流式細(xì)胞術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但它的靈敏度較低，讀數(shù)也不一致，因?yàn)榱鲃?dòng)細(xì)胞和電極之間的距離會(huì)根據(jù)通道高度和顆粒大小而變化。

為了填補(bǔ)這一空白，由日本奈良先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（NAIST）副教授亞里昆·亞夏爾領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)創(chuàng)新的低成本平臺(tái)來(lái)克服這些限制。

他們的論文發(fā)表在《芯片實(shí)驗(yàn)室》雜志上，由 Trisna Julian 先生、Naomi Tanga 博士、NAIST 的 Yoichiroh Hosokawa 教授等人共同撰寫(xiě)。

該團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)目標(biāo)很簡(jiǎn)單：根據(jù)顆粒大小動(dòng)態(tài)調(diào)整通道高度。他們通過(guò)將金屬探針連接到XYZ平臺(tái)的垂直軸上來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。XYZ平臺(tái)是一種能夠在三維空間內(nèi)進(jìn)行高精度移動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。

通過(guò)控制探針的垂直位置，他們用探針的細(xì)尖壓住流式細(xì)胞儀30微米高的微流體通道頂部。這種壓縮會(huì)輕微擠壓通道，從而根據(jù)需要改變其高度。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬，研究團(tuán)隊(duì)表明，通過(guò)降低通道的高度使流動(dòng)粒子能夠更靠近傳感電極，從而顯著提高平臺(tái)的靈敏度和準(zhǔn)確性。

他們通過(guò)將通道高度降低三分之一，實(shí)現(xiàn)了阻抗信號(hào)的三倍放大，同時(shí)將信號(hào)變異性降低一半，使他們能夠輕松區(qū)分不同大小的多個(gè)細(xì)胞。

值得注意的是，通過(guò)引入攝像頭和物體檢測(cè)算法，研究人員找到了一種利用堵塞（阻止分析物進(jìn)一步通過(guò)的不必要的顆粒沉積）作為優(yōu)化平臺(tái)性能的策略的方法。

“我們的系統(tǒng)通過(guò)故意使通道變形來(lái)誘導(dǎo)臨界收縮，以最大限度地提高靈敏度。然而，這種變形可以在實(shí)際堵塞發(fā)生之前釋放，”亞夏爾博士解釋說(shuō)?！耙虼耍覀兊姆椒ň拖褚粋€(gè)智能微通道，可以控制和利用堵塞現(xiàn)象?！?/span>

總體而言，這項(xiàng)研究為自適應(yīng)阻抗流式細(xì)胞術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化奠定了急需的基礎(chǔ)，為其融入需要精確細(xì)胞分析的臨床和研究環(huán)境鋪平了道路。

Yaxiaer 博士總結(jié)道：“我們的研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了通用、高性能阻抗流式細(xì)胞術(shù)平臺(tái)的潛力——該平臺(tái)簡(jiǎn)單、抗堵塞，并且適用于廣泛的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用?！?/span>

與醫(yī)療機(jī)構(gòu)合作可以將這個(gè)創(chuàng)新平臺(tái)轉(zhuǎn)變?yōu)榧磿r(shí)診斷的診斷設(shè)備，也可以用于藥物開(kāi)發(fā)和測(cè)試。

更多信息： Trisna Julian 等人，基于自適應(yīng)通道高度和實(shí)時(shí)堵塞釋放策略的長(zhǎng)期通用阻抗流式細(xì)胞術(shù)平臺(tái)，Lab on a Chip (2025)。DOI ：10.1039/D5LC00673B

期刊信息： 芯片實(shí)驗(yàn)室