不論你人在哪里，電話和短信都能聯(lián)系到你，那是因為你的手機有一個獨特的識別號碼，這種號碼在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)置把你與其他人區(qū)分開來。喬治亞理工學(xué)院的研究人員正在使用一個類似的原理來跟蹤微流控芯片中進行分類的細胞。

該技術(shù)使用一個很簡單的電路圖案，只需三個電極，并為每一個通過微流控芯片通道的細胞分配一個獨特的七位數(shù)字識別號碼。新技術(shù)還捕獲了細胞大小的信息，以及它們移動中的速度的快慢。這種識別和信息可以讓自動計數(shù)和分析的細胞被排序。

這項研究已經(jīng)發(fā)表在《芯片實驗》Lab on a Chip雜志上，研究顯示這種結(jié)構(gòu)可以提供電子信息，讓這種廉價的芯片上的進行醫(yī)學(xué)檢測的實驗持續(xù)一天的時間，而不必利用醫(yī)院和診所之外的檢測確認。該技術(shù)可以在一四通道芯片中跟蹤細胞，且具有的精度達百分之90以上。

“對于微流控芯片上的排序等工作我們是通過數(shù)字化信息分類” 法提赫·薩里奧格魯解釋說，他是佐治亞理工學(xué)院電氣和計算機工程系的助理教授。“通過結(jié)合微流控技術(shù)、電子及通信等原理，我們相信這將有助于解決在芯片實驗室技術(shù)輸出方面的一個重大挑戰(zhàn)。”

微流控芯片使用細胞獨特的生物物理或生化特性可以實現(xiàn)它們自身與病毒的分離。例如，抗原可以用來選擇細菌或癌細胞，并將它們分到單獨的通道。但要獲得排序結(jié)果的信息，這些細胞必須用光學(xué)方法進行計算。

新技術(shù)，被稱為微流體代碼，增加了一個微米尺度的網(wǎng)格狀的微流體芯片的電氣電路。流過電路的電流在網(wǎng)格上的微流體通道中創(chuàng)建一個電場。當(dāng)一個細胞通過一個微流體通道時，它會在電路中產(chǎn)生一個阻抗的變化，即一個表明細胞通過的信號，并提供有關(guān)細胞的位置、大小和細胞通過通道時的速度信息。

這個阻抗的變化已經(jīng)用了很多年，用來檢測液體中細胞的存在，是用于進行血細胞快速計數(shù)的可靠的庫爾特計數(shù)器的基礎(chǔ)。而微流體編碼技術(shù)則是超越了這種技術(shù)基礎(chǔ)。

當(dāng)每一個細胞通過時，利用混合電路的正負電荷創(chuàng)造一個獨特的識別數(shù)字信號，并對阻抗變化的信息利用1和0序列的組合進行標(biāo)定。從多個細胞中分離出來的獨特的信號可以被一臺計算機分離和讀取出來，讓科學(xué)家們不僅能夠跟蹤細胞的特性，而且可以識別通過每個通道的細胞數(shù)量。

“通過合理調(diào)整網(wǎng)格模式，我們可以在我們選擇的細胞經(jīng)過的位置處生成代碼，”薩里奧格魯解釋。“通過測量整個系統(tǒng)的電流傳導(dǎo)，我們可以確定一個細胞通過的每個位置。”

由于每個通道的微流控芯片的細胞有某些共同的特征，該技術(shù)將允許自動檢測流體樣品中存在的腫瘤細胞、細菌或病毒。薩里奧格魯和他的學(xué)生們已經(jīng)證明，他們可以跟蹤超過一千的卵巢癌細胞且具有優(yōu)于百分之九十的準(zhǔn)確率。

對于細胞識別的基本原理為碼分多址（CDMA），這對于幫助蜂窩網(wǎng)絡(luò)中每個用戶信號的分離是至關(guān)重要的。微流控通道是用塑料材料制成的軟光刻技術(shù)。在玻璃基板上制造電氣圖案，然后與塑料芯片對準(zhǔn)。

“我們已經(jīng)創(chuàng)建了一種沒有任何活性成分的電子傳感器，”薩里奧格魯說。“它只是一層進行巧妙構(gòu)圖后金屬。細胞與金屬層共同產(chǎn)生數(shù)字信號，而這種過程恰是以蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)對每個用戶追蹤識別同樣的方式進行的。我們在一個微流體芯片上創(chuàng)建了一個手機網(wǎng)絡(luò)。”

研究的下一步是將電子傳感器與微流體芯片結(jié)合，能夠主動地進行細胞分類。除了能夠進行癌細胞、細菌和病毒的分離，這樣的系統(tǒng)還可以對無機粒子進行排序和分析。

該系統(tǒng)的計算需求應(yīng)該是最小的，要求不超過現(xiàn)已在智能手機上的把CDMA信號的解碼處理器功率。這種功能性證實的主設(shè)備只包含四個通道，但薩里奧格魯認為恰當(dāng)通過設(shè)計可以很容易地擴展到更多的渠道。

“這就像是在一個微流控芯片上設(shè)置一個USB端口一樣，”他解釋說。“我們的技術(shù)可以實現(xiàn)把所有發(fā)生在芯片上的微流體的操作轉(zhuǎn)化成定量的相關(guān)測量的數(shù)據(jù)。

最終，研究人員希望能夠制造出一種廉價的芯片，用于在醫(yī)生辦公室和偏遠地區(qū)的復(fù)雜醫(yī)療診斷檢測。芯片可能包含在墨盒內(nèi)，且將自動化進行測試過程。

“對于這種檢測規(guī)模的擴展將是非常令人興奮的，我認為這將打開許多不同檢測電子化的可能性”薩里奧格魯說。“分散的衛(wèi)生保健是一個重要的趨勢，我們的技術(shù)將有望有一天實現(xiàn)多種診斷檢測，而不必到醫(yī)院或通過大型的醫(yī)療設(shè)施。”