生物阻抗传感器：仪器、模型与应用

人口老龄化及随之而来的慢性病患者增加正推动多种生物医学传感技术的研发。这些技术能够更好地监测人们的健康状况，并改善诊断，从而预示着更加个性化、预防性和主动的医疗保健。生物阻抗技术可以提供有关组织/细胞生理和病理的有价值信息，因此生物阻抗传感器技术正成为新型非侵入性医疗诊断设备的基础。考虑到生物阻抗的频率响应以及不同组织的介电/导电特性，可以估算人体的不同组成部分，即细胞内水和细胞外水、瘦体重、脂肪质量等。发病率和死亡率增加，生活...

基于机器学习的阻抗系统，实现对抗生素易感细菌的实时识别，采用并行细胞切断

阻抗细胞术使细菌单细胞的无标记且快速抗生素敏感性检测成为可能。这里提供了一个基于机器学习的阻抗系统，用于评分细菌单细胞对抗生素治疗的表型反应，高通量可达到每分钟超过一千个细胞。与其他阻抗系统不同，系统提供了参考粒子的在线训练方法，因为并行阻抗细胞术可以实时区分参考粒子和目标粒子，并将参考粒子和目标粒子分别标记为训练集和测试集。使用两种不同尺寸（3微米和4.5微米）的聚苯乙烯珠子进行的实验证实了该系统的功能和稳定性。此外，在六小时...

高通量连续流微流控电穿孔将mRNA转化为原级人类T细胞，应用于细胞疗法制造

在新型细胞基治疗药物制造中应用如CRISPR/Cas9等基因编辑技术，有望实现高度靶向、稳定且持久的基因组修饰，而无需使用病毒载体。电穿孔已成为将基因编辑设备送达靶细胞的首选方法，但一个主要挑战是大多数商用电穿孔机是为研究和工艺开发而设计，而非大规模自动化细胞疗法制造。本文介绍一种微流控连续流电转染装置，旨在精准、一致且高通量地对细胞治疗制造应用中的目标细胞进行基因改造。我们优化了将mRNA输送到原代人类T细胞的设备，展示了高达9...

单细胞分析电阻抗传感技术的最新进展

细胞异质性在基于细胞的生命科学、生物医学和临床诊断检测中具有重要意义。电阻抗传感技术已成为一种强大的工具，使得能够快速、非侵入性且无标记地获取单细胞的电气参数。这些电参数，即等效细胞电阻、膜电容和胞质电导性，与细胞的生物物理特性和动态活动密切相关，如大小、形态、膜完整性、生长状态和增殖。本综述总结了单细胞阻抗传感设备的基本原理、分析模型和设计理念，包括用于检测流体单细胞的阻抗流式细胞仪（IFC）和用于监测固定单细胞的电阻抗光谱（E...

黑色素瘤2（AIM2）中缺失的Pyrin结构域揭示AIM2自身抑制机制及炎症小体组装的分子机制

黑色素瘤2蛋白（AIM2）是一种胞质内双链DNA（dsDNA）传感器，对抵御DNA病毒及弗朗西斯菌、李斯特菌等细菌的先天免疫反应至关重要。当与dsDNA结合时，AIM2氨基末端的吡啶结构域（PYD）通过同型 PYDPYD 相互作用及炎症小体的组装，向含有半胱天冬酶募集结构域（ASC）的适配蛋白——凋亡相关斑点样蛋白传递下游信号。为深入理解AIM2的信号传导机制，我们解析了人类AIM2 PYD 的晶体结构。该结构显示其死亡结构域折叠包...

血清学检测对严重急性呼吸综合征冠状病毒2抗体诊断准确性及动力学特征的系统评价与荟萃分析

本研究旨在评估严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-COV-2）血清学检测方法的诊断试验准确性（DTA）及抗体阳性动力学特征。研究遵循《系统评价与荟萃分析优先报告项目指南》开展系统评价与荟萃分析，纳入评估血清学检测诊断准确性及抗体阳性动力学特征的文献。文献检索来源包括MEDLINE、PubMed、Scopus、medRxiv及bioRxiv。采用 QUADAS -2评估纳入文献的方法学质量，Metandi软件通过广义线性混合模...

基于微流控芯片集成电阻抗传感在细胞检测中的 研究进展

细胞培养技术是各种以细胞测定为基础进行生物学和临床前研究的基础性手段。细胞培养的相关测定，即培养期间细胞数量、活力和代谢活动的研究，可以反映各种培养条件下的细胞情况。传统细胞培养及检测手段存在试剂和样本消耗量大、无法实时监控细胞状态且难以对细胞微环境进行时空调节等问题。细胞阻抗传感器通过交流电流测量细胞的电阻抗变化，可实现实时监测细胞贴附、生长、增殖、迁移等细胞活动引起的阻抗特性变化。微流控芯片具有将复杂的生物过程缩小、集成多种分...

用于细胞检测的叉指微电极阻抗传感器研究进展

叉指微电极传感器具有体积小、成本低、响应快、灵敏度高、操作方便等优点，在细胞检测方面有广泛的应用。对近几年用于细胞检测的叉指微电极阻抗传感器的研究进行了综述。重点介绍了叉指微电极的不同结构、尺寸和表面修饰等对检测精度的影响，对叉指微电极细胞阻抗传感器的不足进行了总结，并对未来的发展进行了展望。 原标题：Ｒecent progress in interdigitated microelectrodes impedance s...

基于阻抗的微流控器件中单细胞裂解的动态监测

展示了一种能够捕获并感测单个电池电性动态变化的微流控器件。该设备应用于小鼠胚胎干细胞（mESCs）膜裂解过程中的阻抗测量实时记录，过程中细胞电性质的变化会被定量追踪。观察到细胞膜裂解后阻抗幅度显著下降。在这个过程的过程中，相谱也会发生显著的转变。通过将实验数据拟合到物理模型，可以提取单元的电气参数，并在过程中量化参数变化。在细胞裂解实验中，细胞膜的等效导电率因裂解过程中膜孔隙形成而显著增加。膜的比电容也有所增加。另一方面，细胞质...

利用收缩微通道进行单电池电穿孔及实时阻抗评估

电穿孔系统可以作为异物在细胞内输送的工具。然而，目前该技术受限于单电池施加的不准确电场以及缺乏实时电穿孔度量子系统。本研究中，我们报道了一种用于精确快速单细胞电穿孔和收缩微通道内同时阻抗监测的微流控系统。当单个细胞（A549）持续通过收缩微通道时，局部高电场作用于细胞膜，从而实现高效（高达96.6%）的电穿孔。在单个细胞进入收缩通道时，观察到阻抗突然下降，并被证明与电穿孔的发生相关。此外，当细胞在收缩通道中运动时，稳定阻抗显示出量...

治疗性细胞工程中微流控电穿孔的关键综述

微流控电穿孔（MFEP）正逐渐成为一种可扩展、非病毒性治疗细胞工程模式。本综述综合了MFEP的最新进展，概述了MFEP的主要优势，包括高通量连续处理、单细胞操作与监测、电解缓解，以及实现快速多参数筛选和最小化细胞制造复杂度的自动化。随后，我们调查了MFEP中使用的波形、脉冲和缓冲。在此过程中，我们凸显了参数的多样性，并揭示了结果报告的不一致，呼吁对电场剂量、产率和效率进行标准化报告。我们还指出，鉴于大宗电穿孔相较于其他转染方法的...

利用微电极阵列芯片实现单细胞个性化电穿孔，实现实时阻抗监测

能够在保持良好细胞存活率的同时，精确地将分子送入单细胞，这对治疗、诊断和药物递送等领域的应用至关重要，因为它是个性化医疗承诺的进步。本文报告了一种利用微电极阵列芯片实现单细胞个性化电穿孔方法，并可实时监测阻抗，以提高细胞穿孔效率和细胞存活率。芯片内含多个六极电极单元，排列成阵列，用于对单个电池进行原位电穿孔和实时阻抗监测。通过阻抗测量实时跟踪单细胞在电穿孔下的动态恢复过程，提供了详细的瞬态电池状态，有助于理解单个电池层面的整个恢复过...