Dielektroforēze

Dielektroforēze ir polarizējamu dielektrisku daļiņu kustība šķidrā vidē nehomogēnā elektriskajā laukā.^[1] Dielektroforēzes spēks ir atkarīgs no šķidrās vides, daļiņas izmēriem un elektriskajām īpašībām, kā arī elektriskā lauka frekvences. To iespējams izmantot, lai ar zināmām frekvencēm ietekmētu daļiņas ar konkrētu formu un izmēru. Ar dielektroforēzes palīdzību iespējams šķīdumā izdalīt šūnas vai orientēt un manipulēt nanodaļiņas^[2] vai nanovadus.^[3]

Elektriskajā laukā E uz lādētu daļiņu iedarbojas spēks

${\vec {F}}=q{\vec {E}}$

Polarizētas daļiņas (elektriskā dipola) kopējais lādiņš vienāds ar nulli, tāpēc homogēnā elektriskajā laukā uz elektrisko dipolu iedarbosies rotācijas spēks, bet neiedarbosies nekādi translācijas spēki. Nehomogēnā elektriskajā laukā uz elektrisko dipolu iedarbosies arī translācijas spēks. Šķidrā vidē ar absolūto dielektrisko caurlaidību $\varepsilon _{m}$ nehomogēnā elektriskajā laukā ar gradientu $\nabla E$ uz daļiņu ar inducēto dipola momentu $p$ iedarbosies spēks^[4] $F_{DEP}=(p\cdot \nabla )E=2\pi \varepsilon _{m}R^{3}[CM]\nabla E^{2}$ , kur $[CM]$ ir daļiņas Klauziusa-Mossotti funkcija.

Atkarībā no daļiņas polarizējamības, tā kustēsies vai nu lauka gradienta virzienā (pozitīvā dielektroforēze) vai pretējā virzienā (negatīvā dielektroforēze).

Pielietojumi

Ar dielektroforēzi iespējams manipulēt, pārvietot, atdalīt un sašķirot dažādas daļiņas. Dažādu bioloģisku šūnu dielektriskās īpašības paver iespējas dielektroforēzes pielietošanai medicīnā. Ir, piemēram, izstrādāti instrumenti, kas spējīgi ar dielektroforēzes palīdzību atdalīt vēža šūnas no veselām šūnām.^[5]^[6]^[7]

Atsauces

↑ Pohl, Herbert A. (1951-07-01). "The Motion and Precipitation of Suspensoids in Divergent Electric Fields". Journal of Applied Physics 22 (7): 869–871. doi:10.1063/1.1700065. ISSN 0021-8979.
↑ Hughes, Michael Pycraft (2000-06-01). "AC electrokinetics: applications for nanotechnology". Nanotechnology 11 (2): 124–132. doi:10.1088/0957-4484/11/2/314. ISSN 0957-4484.
↑ Constantinou, Marios; Rigas, Grigorios Panagiotis; Castro, Fernando A.; Stolojan, Vlad; Hoettges, Kai F.; Hughes, Michael P.; Adkins, Emily; Korgel, Brian A. et al. (2016-04-26). "Simultaneous Tunable Selection and Self-Assembly of Si Nanowires from Heterogeneous Feedstock" (en). ACS Nano 10 (4): 4384–4394. doi:10.1021/acsnano.6b00005. ISSN 1936-0851.
↑ Pethig, Ronald (2010-06-29). "Review Article—Dielectrophoresis: Status of the theory, technology, and applications". Biomicrofluidics 4 (2). doi:10.1063/1.3456626. ISSN 1932-1058. PMC 2917862. PMID 20697589.
↑ Polzer, Bernhard; Medoro, Gianni; Pasch, Sophie; Fontana, Francesca; Zorzino, Laura; Pestka, Aurelia; Andergassen, Ulrich; Meier‐Stiegen, Franziska et al. (2014-11). "Molecular profiling of single circulating tumor cells with diagnostic intention" (en). EMBO Molecular Medicine 6 (11): 1371–1386. doi:10.15252/emmm.201404033. ISSN 1757-4676. PMC PMC4237466. PMID 25358515.
↑ Carter, Louise; Rothwell, Dominic G.; Mesquita, Barbara; Smowton, Christopher; Leong, Hui Sun; Fernandez-Gutierrez, Fabiola; Li, Yaoyong; Burt, Deborah J. et al. (2017-01). "Molecular analysis of circulating tumor cells identifies distinct copy-number profiles in patients with chemosensitive and chemorefractory small-cell lung cancer" (en). Nature Medicine 23 (1): 114–119. doi:10.1038/nm.4239. ISSN 1546-170X.
↑ Bolognesi, Chiara; Forcato, Claudio; Buson, Genny; Fontana, Francesca; Mangano, Chiara; Doffini, Anna; Sero, Valeria; Lanzellotto, Rossana et al. (2016-02-11). "Digital Sorting of Pure Cell Populations Enables Unambiguous Genetic Analysis of Heterogeneous Formalin-Fixed Paraffin-Embedded Tumors by Next Generation Sequencing" (en). Scientific Reports 6 (1): 1–14. doi:10.1038/srep20944. ISSN 2045-2322. PMC PMC4750064. PMID 26864208.

[1] Pohl, Herbert A. (1951-07-01). "The Motion and Precipitation of Suspensoids in Divergent Electric Fields". Journal of Applied Physics 22 (7): 869–871. doi:10.1063/1.1700065. ISSN 0021-8979.

[2] Hughes, Michael Pycraft (2000-06-01). "AC electrokinetics: applications for nanotechnology". Nanotechnology 11 (2): 124–132. doi:10.1088/0957-4484/11/2/314. ISSN 0957-4484.

[3] Constantinou, Marios; Rigas, Grigorios Panagiotis; Castro, Fernando A.; Stolojan, Vlad; Hoettges, Kai F.; Hughes, Michael P.; Adkins, Emily; Korgel, Brian A. et al. (2016-04-26). "Simultaneous Tunable Selection and Self-Assembly of Si Nanowires from Heterogeneous Feedstock" (en). ACS Nano 10 (4): 4384–4394. doi:10.1021/acsnano.6b00005. ISSN 1936-0851.

[4] Pethig, Ronald (2010-06-29). "Review Article—Dielectrophoresis: Status of the theory, technology, and applications". Biomicrofluidics 4 (2). doi:10.1063/1.3456626. ISSN 1932-1058. PMC 2917862. PMID 20697589.

[5] Polzer, Bernhard; Medoro, Gianni; Pasch, Sophie; Fontana, Francesca; Zorzino, Laura; Pestka, Aurelia; Andergassen, Ulrich; Meier‐Stiegen, Franziska et al. (2014-11). "Molecular profiling of single circulating tumor cells with diagnostic intention" (en). EMBO Molecular Medicine 6 (11): 1371–1386. doi:10.15252/emmm.201404033. ISSN 1757-4676. PMC PMC4237466. PMID 25358515.

[6] Carter, Louise; Rothwell, Dominic G.; Mesquita, Barbara; Smowton, Christopher; Leong, Hui Sun; Fernandez-Gutierrez, Fabiola; Li, Yaoyong; Burt, Deborah J. et al. (2017-01). "Molecular analysis of circulating tumor cells identifies distinct copy-number profiles in patients with chemosensitive and chemorefractory small-cell lung cancer" (en). Nature Medicine 23 (1): 114–119. doi:10.1038/nm.4239. ISSN 1546-170X.

[7] Bolognesi, Chiara; Forcato, Claudio; Buson, Genny; Fontana, Francesca; Mangano, Chiara; Doffini, Anna; Sero, Valeria; Lanzellotto, Rossana et al. (2016-02-11). "Digital Sorting of Pure Cell Populations Enables Unambiguous Genetic Analysis of Heterogeneous Formalin-Fixed Paraffin-Embedded Tumors by Next Generation Sequencing" (en). Scientific Reports 6 (1): 1–14. doi:10.1038/srep20944. ISSN 2045-2322. PMC PMC4750064. PMID 26864208.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]