近日，永利官网电子科学与技术专业2021级研究生柯翔以第一作者身份在第六届IEEE国际集成电路技术与应用学术会议（IEEE International Conference on Integrated Circuits, Technologies and Applications, ICTA）上发表题为“A Microfluidic Impedance Flow Cytometer for Highly Accurate Detection of Circulating Tumor Cells via Cellular Mechanical and Electrical Properties Sensing”的学术论文并做口述报告，论文获得会议最佳论文奖（Best Paper Award）。77779193永利官网集成电路与系统团队的黄汐威教授为该论文的通讯作者。
该会议由中国集成电路学者发起，每年按照IEEE的国际会议相关标准举办，旨在交流和展示当今社会中集成电路设计、技术与应用及跨学科融合领域的最新技术成果。此次会议在中国合肥举行，由IEEE MTT-S Nanjing Chapter、北京电子学会主办，吸引了自中国、美国、瑞士、新加坡、爱尔兰、日本、沙特阿拉伯、巴基斯坦、埃及、伊朗、中国香港和澳门等多个国家和地区的科研机构、芯片设计制造及应用企业、科技产业园区的专家和代表等参加。
该论文面向单细胞分析，用于包括癌症诊断、血细胞计数和分析等应用。传统的分析技术，如流式细胞术，通常需要昂贵的光学设备、精确的校准和繁琐的训练计算，这对单细胞分析设备的小型化和商业化构成了障碍。微流控阻抗细胞术（MIC）提供了一种单细胞分析解决方案，通过微通道集成传感器电极进行无标签分析，可显著提高设备的小型化和集成度。当单个细胞经过微通道中的定制电极时，会引起传感区域的电流变化，由此可以得到细胞的阻抗信号，该信号可以反映出基于细胞尺寸的独特细胞特征。同时，相关的研究也表明，MIC技术在区分相似尺寸的细胞方面面临着重大挑战。例如，对于癌症早期诊断至关重要的血液中循环肿瘤细胞（CTC）的检测，尽管阻抗流式细胞术可以区分尺寸较大的CTC和较小的白细胞（WBC），但当尺寸类似的CTC和WBC同时出现时，却无法做到精确的区分。近年来，已有研究在单细胞分析中利用细胞机械特性传感，该机械性能是另一种很有潜力的无标记生物标志物，可以反映细胞骨架特性和变形性。由于来自上皮细胞的CTC通常表现出更大、更坚硬的核，导致与WBC相比它的核-细胞质比更大，同时，与WBC相比，CTC的变形能力更小。因此，本文设计了一种定制的微流控阻抗检测装置，该装置提供了一种通过提取A549人体肺癌细胞与白细胞和红细胞的机械和电学特性的有效方法。该技术通过将单细胞通过收缩通道的通过时间（代表细胞的机械特性）和单细胞的阻抗幅值（代表细胞的电学特性）结合提高了基于尺寸的细胞识别的准确性。在实验中，A549人体肺癌细胞和血细胞的区分度达到97.8%。通过准确识别CTC，该方法可为医疗专业人员提供有价值的信息，使他们能够做出更迅速有效的诊疗判断。
图1. (a)阻抗检测系统的示意图; (b)单个细胞通过传感电极的过程和输出信号; (c-e)三个细胞群的阻抗幅值和通过时间的一维数据，以及在相同条件下三个细胞群的阻抗幅值和通过时间的二维数据。
