研究背景
生物粒子分离是许多生物样本分析的关键预处理步骤。作为无标记方法，介电泳(DEP) 微流控分离技术因其在处理复杂生物样本方面显示出的巨大潜力而受到高度关注，能分离具有介电性质或尺寸差异的生物粒子。
实践中，DEP 分离往往配置成为二分结构，但是生物样本中的生物粒子通常尺寸范围较大，可能跨越几个数量级，同时种类也较多，二分结构的 DEP 分离无法有效处理这样复杂的生物样本。
因此，DEP 粒子分离面临着一个挑战：如何在集成微流控装置中实现大尺寸范围粒子的高效分离。
研究内容
近日，清华大学王文会教授带领研究团队提出了一种创新方法，该方法将被动流体分离机制与课题组提出的阵列液态金属电极赋能的累积 DEP 偏转效应 (Advanced Materials, 2024, 36(21): e2310212, DOI: 10.1002/adma.202310212) 以级联方式相结合。每个 DEP 偏转段配置有侧壁液体金属电极，能有效作用于特定尺寸范围的粒子。样本流经各 DEP 偏转段后，被动旁路分流机制将目标粒子导出，同时使剩余粒子在后续段更接近液态金属电极，从而分离下一尺寸范围的粒子。这一过程重复进行，粒子按尺寸从大到小逐一分离。
该工作建立了从每一个旁路成功分离特定粒径粒子的工作条件，对旁路分流、初始粒子定位以及累积 DEP 偏转进行了全面的理论建模和实验验证。制作了具有侧壁液体金属电极和旁路出口的紧凑微流控芯片，外接印刷电路板以方便电场操控。使用五种不同大小（范围从 16 微米至 0.5 微米）和类型（包括 HeLa 细胞、白细胞、红细胞、聚苯乙烯微球）的粒子来模拟血液成分，证明了该概念在粒子分离中的可行性，分离纯度较高（五种粒子的平均纯度为 84%，其中 HeLa 细胞的纯度高达 95%）。
论文信息
Liquid metal electrodes enabled cascaded on-chip dielectrophoretic separation of large-size-range particles
Huichao Chai#, Liang Huang#, Junwen Zhu, Jialu Tian, and Wenhui Wang*（王文会，清华大学）
Lab Chip, 2025
https://doi.org/10.1039/D4LC00942H
作者简介
相关期刊
rsc.li/loc
Lab Chip
| 2-年影响因子* | 6.1分 |
| 5-年影响因子* | 6.3分 |
| JCR 分区* | Q1 化学-分析 Q1 化学-跨学科 Q1 仪器仪表 Q1 生物医学研究方法 Q2 纳米科学与技术 |
| CiteScore 分† | 11.1分 |
| 中位一审周期‡ | 39 天 |
Lab on a Chip 报道微米和纳米尺度上的微型化研究，力求发表在物理技术（微米或纳米级的制造、流控、系统集成、分析分离技术等）和应用潜力方面都具有高影响力的原创性工作。该刊最为看重的是论文的创新性，所发表的论文通常要在以下两个方面都有所创新：(i) 微型化器件的物理、工程和材料；(ii) 在生物学、化学、环境科学、食品科学、医学、能源等领域中的应用。
Aaron Wheeler
🇨🇦 多伦多大学
Associate editors
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