基于介電潤濕效應(yīng)的微滴操控及其在免疫傳感上的應(yīng)用共3篇

基于介電潤濕效應(yīng)的微滴操控及其在免疫傳感上的應(yīng)用共3篇基于介電潤濕效應(yīng)的微滴操控及其在免疫傳感上的應(yīng)用1微滴操控是微流控技術(shù)的重要應(yīng)用之一，可以實現(xiàn)對微小液滴進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的定位、操控和分離等操作。而介電潤濕效應(yīng)則是一種介質(zhì)表面效應(yīng)，可用于調(diào)控微滴與固體表面之間的相互作用力，從而實現(xiàn)微滴操控。本文將從介電潤濕效應(yīng)入手，介紹微滴操控技術(shù)并重點探討其在免疫傳感上的應(yīng)用。

一、介電潤濕效應(yīng)

介電潤濕效應(yīng)（dielectrophoreticwetting，簡稱DEW）是指當(dāng)微小液滴與固體表面接觸時，在介質(zhì)表面形成的電場作用下，液滴表面電荷分布不均，表現(xiàn)出一種潤濕的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可通過控制電場強(qiáng)度和頻率來實現(xiàn)對液滴的精確定位和操控。目前已有多種方法用于實現(xiàn)DEW效應(yīng)，包括線性DEP、非線性DEP和旋轉(zhuǎn)DEP等。

二、微滴操控技術(shù)

微滴操控技術(shù)是基于微流控技術(shù)的一種應(yīng)用，涉及到微尺度顆粒物和流體的操控和分離等操作。微滴操控技術(shù)具有操作簡單、實時性強(qiáng)、流體樣本污染低等優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、納米技術(shù)等領(lǐng)域。

在微滴操控中，介電潤濕效應(yīng)被用于實現(xiàn)微滴與固體表面的沉降和聚集等操作。通過調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度和頻率等參數(shù)，可以使微滴向各個方向移動、旋轉(zhuǎn)或聚集，實現(xiàn)對微滴的快速精確操控。這為微流控技術(shù)的快速發(fā)展提供了基礎(chǔ)，促進(jìn)了其在多個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

三、介電潤濕效應(yīng)在免疫傳感中的應(yīng)用

免疫傳感是指利用生物分子相互作用的特性來檢測生物標(biāo)記物的一種技術(shù)。介電潤濕效應(yīng)被廣泛應(yīng)用于免疫傳感中，以實現(xiàn)對微滴樣本中特定生物分子的快速檢測。下面我們將以一種基于表面等離子體共振技術(shù)的微流控電化學(xué)免疫傳感芯片為例，探討DEW在免疫傳感中的應(yīng)用。

該芯片的工作原理為，在芯片上預(yù)先固定特定的抗體，并將微小液滴樣本送入芯片中。當(dāng)目標(biāo)生物分子存在于樣品中時，它將與抗體結(jié)合，并改變芯片表面的等離子體共振特性。這種變化可通過向芯片表面施加電場，利用DEW技術(shù)快速將微滴聚集到探測區(qū)域，并監(jiān)測與芯片表面等離子體共振特性有關(guān)的電信號變化。通過測量電信號的變化，可以快速、準(zhǔn)確地檢測樣品中目標(biāo)生物分子存在與否。

該芯片與傳統(tǒng)免疫檢測方法相比具有檢測靈敏度高、檢測時間短、操作簡便等優(yōu)點。同時，該芯片基于微流控技術(shù)和DEW操控技術(shù)的結(jié)合，可以實現(xiàn)對微小樣品的迅速分離、準(zhǔn)確定位和高效檢測。

四、結(jié)論

介電潤濕效應(yīng)是一種重要的介質(zhì)表面效應(yīng)，可用于微滴操控和分離等操作。在微滴操控技術(shù)中，DEW技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了微流控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，推動了這一領(lǐng)域的迅速發(fā)展。同時，DEW技術(shù)也廣泛應(yīng)用于生物傳感中，特別是免疫傳感領(lǐng)域，通過DEW技術(shù)的操控，可以實現(xiàn)對微小樣品的高效檢測和分離，為生物醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支持?；诮殡姖櫇裥?yīng)的微滴操控及其在免疫傳感上的應(yīng)用2隨著微納米技術(shù)的發(fā)展，微流控技術(shù)逐漸成為了眾多領(lǐng)域的研究熱點。其中，微滴操控技術(shù)可被應(yīng)用于諸如微流控反應(yīng)器、微分析化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。目前，越來越多的研究人員開始將微滴操控技術(shù)應(yīng)用于免疫傳感領(lǐng)域，以便實現(xiàn)更快速、更精準(zhǔn)地檢測、分析、測定等操作。本文將詳細(xì)介紹基于介電潤濕效應(yīng)的微滴操控技術(shù)及其在免疫傳感上的應(yīng)用。

一、介電潤濕效應(yīng)概述

介電潤濕效應(yīng)（DEP）是指介質(zhì)中微小粒子（通常為顆粒體、細(xì)胞和微物體）在外電場的作用下，表現(xiàn)出吸收和輸出電磁波的一種過程。簡單來說，DEP效應(yīng)是指當(dāng)物體被放置在一個交流電場中時，在電場的作用下，該物體會產(chǎn)生極性分布，從而使其在液體中發(fā)生位移和旋轉(zhuǎn)。這個過程中，表現(xiàn)在微滴上就是微滴表面產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象。根據(jù)DEP效應(yīng)的不同特性，它又被分為正DEP效應(yīng)和負(fù)DEP效應(yīng)。

二、基于介電潤濕效應(yīng)的微滴操控技術(shù)

微滴是在微流控技術(shù)中普遍使用的一種流動狀態(tài)。隨著微流控技術(shù)的發(fā)展，基于介電潤濕效應(yīng)的微滴操控技術(shù)也得到了長足的發(fā)展。介電潤濕效應(yīng)可以通過改變微滴表面的電性質(zhì)，從而實現(xiàn)對微滴的操控目的。微滴操控主要通過對微滴表面的電荷狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。這些電化學(xué)特性的變化是通過調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度、頻率、方向和形狀來實現(xiàn)的。

基于介電潤濕效應(yīng)的微滴操控技術(shù)可以分為以下三類：

1、電動力學(xué)平衡法（EDEP-1）

這種方法是通過改變微滴表面引入的電荷量，來控制微滴的運動。當(dāng)微滴處于電場中時，由于電場作用下存在電動力學(xué)平衡，微滴表面會產(chǎn)生極化，從而形成一定的電雙層。而這個電雙層則會改變微滴表面的潤濕性質(zhì)，從而使其產(chǎn)生電荷。

在具體操作中，通過改變電場的強(qiáng)度和頻率，可以改變微滴表面的潤濕性質(zhì)。當(dāng)微滴表面的潤濕性質(zhì)發(fā)生改變時，微滴受電場作用會受到吸引力或排斥力而發(fā)生運動，達(dá)到操控的目的。

2、離子熱互作用法（EDEP-2）

這種方法是利用電場與離子的相互作用，產(chǎn)生熱效應(yīng)來控制微滴的運動。當(dāng)微滴處于電場中時，它會產(chǎn)生一定的熱效應(yīng)。而這種熱效應(yīng)會使微滴的表面張力發(fā)生變化，從而使微滴表面發(fā)生變形。而微滴在電場作用下的運動，也是由微滴表面張力的變化而發(fā)生的。

3、脈沖電場控制法（EDEP-3）

這種方法是利用脈沖電場對微滴進(jìn)行操控。脈沖電場可在微滴表面產(chǎn)生局部的電化學(xué)反應(yīng)，從而對表面電荷狀態(tài)產(chǎn)生作用。它是利用脈沖電場的強(qiáng)度和周期來進(jìn)行控制，主要是通過改變微滴表面的電化學(xué)特性來實現(xiàn)微滴操控。

三、基于介電潤濕效應(yīng)的微滴操控技術(shù)在免疫傳感上的應(yīng)用

基于介電潤濕效應(yīng)的微滴操控技術(shù)在免疫傳感方面有著廣泛應(yīng)用。其中最為典型的便是將DEP技術(shù)應(yīng)用于細(xì)胞分離、檢測和定位等操作。通過DEP技術(shù)可以在微量樣本中實現(xiàn)單細(xì)胞的分離以及不同細(xì)胞的分離，從而實現(xiàn)了對細(xì)胞的更精準(zhǔn)檢測，實現(xiàn)了蛋白質(zhì)和細(xì)胞的快速響應(yīng)的特點。

基于介電潤濕效應(yīng)的微滴操控技術(shù)在免疫傳感上的應(yīng)用主要包括以下幾個方面：

1、細(xì)胞分離

基于介電潤濕效應(yīng)的微滴操控技術(shù)可以通過對細(xì)胞表面的DEP效應(yīng)的判斷來實現(xiàn)對細(xì)胞的精準(zhǔn)質(zhì)量控制。在操控的過程中，通過調(diào)整電場的強(qiáng)度和頻率，可以改變細(xì)胞表面的潤濕性質(zhì)和引入的電荷量，從而實現(xiàn)對細(xì)胞的操控。

2、細(xì)胞檢測

基于介電潤濕效應(yīng)的微滴操控技術(shù)可以實現(xiàn)對細(xì)胞的精準(zhǔn)檢測。通過對細(xì)胞進(jìn)行操控，可以使細(xì)胞在液體中發(fā)生位置和旋轉(zhuǎn)變化，這樣就可以對細(xì)胞的機(jī)能進(jìn)行分析，從而確定它的狀態(tài)和組成。

3、免疫傳感的研究

基于介電潤濕效應(yīng)的微滴操控技術(shù)也可以被應(yīng)用于免疫傳感相關(guān)的實驗中。在這些實驗中，通過對微滴表面的潤濕性質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)對免疫生物反應(yīng)的監(jiān)測。同時，通過調(diào)節(jié)DEP效應(yīng)的強(qiáng)度，還可以改變微滴表面的電荷狀態(tài)和潤濕性質(zhì)，從而確保免疫反應(yīng)在微滴上的質(zhì)量和效率。

四、總結(jié)

介電潤濕效應(yīng)作為一種新型的物理作用，在微納米技術(shù)中起著越來越重要的作用?；诮殡姖櫇裥?yīng)的微滴操控技術(shù)在免疫傳感領(lǐng)域的應(yīng)用，已經(jīng)取得了相當(dāng)?shù)某晒?。這種技術(shù)可以通過調(diào)整微滴表面的潤濕性質(zhì)和電荷狀態(tài)，實現(xiàn)對細(xì)胞的精準(zhǔn)檢測和分離。同時，由于微滴具有很高的分析分離靈敏度，可用于分析生物分子、細(xì)胞和納米顆粒等，因此它被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)領(lǐng)域和臨床診斷?；诮殡姖櫇裥?yīng)的微滴操控及其在免疫傳感上的應(yīng)用3微滴涂覆技術(shù)是一種重要的微流體操作技術(shù)，其應(yīng)用范圍廣泛，包括微流控合成、生物反應(yīng)器和高通量篩選等。然而，微滴操縱仍然存在一些技術(shù)挑戰(zhàn)。介電潤濕效應(yīng)是一種可以用于微滴涂覆和操作的微流控技術(shù)，本文將介紹介電潤濕效應(yīng)的基本原理，并探討其在免疫傳感上的應(yīng)用。

1.介電潤濕效應(yīng)基本原理

介電潤濕效應(yīng)是指當(dāng)一個介電體（如固體表面或液體）與另一個介電體（如水）接觸時，會在它們之間形成一個電場，從而改變界面的潤濕性質(zhì)。在微流控系統(tǒng)中，通常使用一種導(dǎo)電性介電液體（如乙二醇二甲醚）包含微滴和另一個液體之間的接觸面積，從而可以利用介電潤濕效應(yīng)非常有效地操縱微滴。

介電潤濕效應(yīng)的大小取決于介電常數(shù)和電荷分布的差異。在油和水等標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)中，介電潤濕效應(yīng)被廣泛應(yīng)用，因為它們之間的介電常數(shù)差異很大。例如，使用油性液體罩住水性液體時，液滴的潤濕性通常較差，因為有良好的潤濕作用的電荷的環(huán)壓縮到液-液界面附近，使其電荷的分布呈現(xiàn)出高斯分布特性。這種情況下，液-液界面的面態(tài)彎曲，導(dǎo)致液滴不穩(wěn)定。然而，如果將電介質(zhì)置于水性液體邊界上，例如N油，潤滑作用開始充分發(fā)揮，液滴界面被拉直并變得穩(wěn)定。因此，介電潤濕現(xiàn)象的存在可以通過利用液體之間的電場調(diào)整潤濕性質(zhì)，從而有效地控制和營造范德華力和靜電相互作用。

2.微滴涂覆及調(diào)控

微滴涂覆是指在微小的液體滴上涂敷另一種液體，在微流控的應(yīng)用中非常重要。例如，在固相免疫傳感器的生產(chǎn)中，先使用塑料微流道制作一些微小液滴，并在液滴上用酵素抗體染色。然后，通過涂覆一個功能完全水溶性的外部接口可以縮小這些微小液滴的體積體積。

傳統(tǒng)上，微滴的涂覆由地心引力控制。但是，在微重力的情況下，液滴往往是球形的，使得即便像想要的百分之十的液體初始容積可精確地控制也是不可能的。但是，由于微滴表面和液相相互作用的介電潤濕效應(yīng)的作用，可以使液滴更容易潤濕另一種液體。因此，可以利用介電潤濕作用來調(diào)節(jié)液滴界面張力與液滴內(nèi)部滲透壓的平衡，使得液滴自然潤濕并從一個介質(zhì)向另一介質(zhì)移動，并且要求精確程度靈活掌控。

可以使用輕軌，即輕軌精密移動儀器，控制液滴送到微細(xì)通孔或彩墨區(qū)域，或?qū)蓚€液滴合并。添加一些介質(zhì)，如乙二醇二甲醚，可以加強(qiáng)介電潤濕效應(yīng)，以便更容易控制液滴。液體撞擊和界面積的變化導(dǎo)致液滴的形狀變化，在使用特殊的面積監(jiān)測器時，可以精度監(jiān)測液滴移動的位置。

3.介電潤濕效應(yīng)在免疫傳感上的應(yīng)用

免疫傳感器是一種高效的生物傳感器，應(yīng)用于生物的監(jiān)測和檢測。免疫傳感器使用特殊的抗體以及配體結(jié)構(gòu)將物質(zhì)與之結(jié)合，從而完成樣品分析。因此，在實時操作過程中，需要進(jìn)行高效精準(zhǔn)的微滴操作，谷潤濕性能可以被用于控制和調(diào)節(jié)視粒子懸浮液之間的潤濕性。

該過程中使用的化學(xué)物質(zhì)是乙二醇二甲醚和其它電介質(zhì)。這些介質(zhì)可以通過與免疫傳感器液體界面相交來觸發(fā)和調(diào)節(jié)介電潤濕效應(yīng)。由于陰離子分子與反應(yīng)場，所以靜電能程導(dǎo)致的潤濕作用相互平衡。當(dāng)選擇一個優(yōu)良的介質(zhì)來打破這種平衡時，其產(chǎn)生的靜電作用會使介質(zhì)向免疫傳感器液面聚集，并促進(jìn)懸浮微滴的遺傳。

一些最近的研究利用介電潤濕性的特性，通過調(diào)整高斯電荷的