粉体阻抗测定系统

流式细胞仪器技术的发展日益更新，而在近几年，阻抗流式和在体流式引起了大家兴趣和研究。阻抗流式因其具有对生物细胞进行无标记表征的潜力，而且其芯片制造过程简单，可以探测细胞结构的不同部分备受关注。在体流式，因其可实现免抽血、实时、动态、连续、无创、定量检测/监测人体或动物循环系统中的细胞、分子、纳米颗粒等目标物质，获取多维度的科研或临床数据，直接反映人或实验动物体内环境真实的分子、生理、代谢、药物等方面的参数和状态，区别于传统离体检测方式。此外，还有基于微流控芯片技术的流式分选，以及质谱流式、组织成像质谱流式等技术也广泛应用于科学研究。不断迭代创新的流式细胞技术能解决哪些关键问题？又有哪些创新的研究进展？仪器信息网第五届流式细胞网络会议（iConference on Flow Cytometry，iCFCM 2023）特设【流式新技术新产品】专场。该专场由北京大学魏勋斌教授、清华大学王文会教授、中国科学院苏州生物医学工程技术研究所王策研究员、中国科学院微电子研究所赵阳研究员等4位专家学者在线分享流式研发及应用进展。不仅如此，贝克曼库尔特、美天旎生物、Standard BioTools也将在本会场分享流式细胞仪技术与应用解决方案。 部分精彩报告预览 报告题目：可无创免抽血动态监测循环(肿瘤)细胞的光学活体流式细胞仪报告人：魏勋斌 北京大学医学技术研究院 副院长/教授【摘要】 活体流式细胞仪结合实时高速荧光影像方法和体外流式细胞仪的原理，实现了活体、实时、无损、定量检测循环系统内细胞群体。由于避免了抽血，该光学技术可长时间、连续地对同一活体的循环系统内细胞进行动态监测。这项技术可用于循环肿瘤细胞的监测，适用于肿瘤研究和血液细胞的免疫分析研究等报告题目：阻抗流式单细胞表征新方法报告人：王文会 清华大学 副教授【摘要】 单细胞的生物物理特性可揭示细胞的基本结构及生理状态，对疾病诊断意义重大。针对单细胞本征特性表征过程中尚存在的问题，提出了一系列高效、实时在线、防堵塞、多模态和准确的阻抗流式术表征新方法，丰富了阻抗流式细胞术的技术体系。报告题目：从技术参数角度看流式细胞仪发展趋势报告人：王策 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 研究员【摘要】 流式细胞仪器技术是一种多学科交叉技术。自上世纪70年代问世以来得以快速发展。尤其是近十年随着半导体技术、生物技术的进步呈现加速的趋势。临床与科研需求的推动也促进了流式细胞仪器在多参数、高灵敏、高通量、智能化等方面的发展以及流式光谱、成像等新功能形态的出现。报告题目：细胞电学流式分析方法与仪器报告人：赵阳 中国科学院微电子研究所 副研究员【摘要】面对单细胞固有电学特性测不快、传感原理不明等难题，我们提出一种基于交叉压缩通道的检测方法，将检测通量提升了1万倍。并设计了一种基于物理模型快速求解器的实时阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC），实现了“细胞进，结果实时出”的全流程自动化处理能力，并验证其在未知细胞样本上具有相较神经网络加速方法更好的泛化能力。以上仅为部分报告嘉宾预告，更多精彩内容请查看会议页面：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icfcm2023/ iCCA 2023 交流群 温馨提示:1) 报名后，直播前助教会统一审核，审核通过后，会发送参会链接给报名手机号。填写不完整或填写内容敷衍将不予审核。2) 通过审核后，会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。

原标题：清华大学王文会团队: 基于阻抗流式细胞术的单细胞样本“一步式”分选除盐质谱预处理系统——01——研究背景单细胞质谱检测技术为单细胞化学特性分析提供了一种强有力的免标记分析手段，并在癌症分析、药物刺激、免疫分析等临床应用中展现出潜在价值。然而单细胞质谱往往需要进行必要的预处理操作，如将目标细胞从混合细胞群体样本中分离出来以提高质谱检测的准确性；除盐操作去除细胞常见缓冲液中的非挥发性盐，降低基质效应提高质谱检测灵敏度。目前这些预处理往往是通过多种设备或手动操作完成，效率较低；开发有效的一步式预处理方法对于单细胞质谱分析意义重大，但目前这方面的研究较为缺乏。为此，清华大学的王文会教授团队提出一种基于阻抗流式细胞术IFC的“一步式”分选除盐质谱预处理系统，经过处理的细胞样本可直接兼容现有的免标记质谱流式、液滴微萃取等单细胞质谱分析手段。研究工作以“Microfluidic Impedance Cytometry Enabled One-Step Sample Preparation for Efficient Single Cell Mass Spectrometry”为题发表在期刊Small上，并被选为Frontispiece。本工作基于IFC原理设计微流控芯片结构，结合压电驱动实现一步式单细胞分选除盐操作，将目标细胞从细胞群中分离出来的同时实现其外基质的置换。经实验验证，系统的分选效率99%、除盐效率99%，并被证实了在癌细胞和血细胞的分离、癌变细胞与正常细胞的分离与质谱检测方面的功能。图1. 基于阻抗流式细胞术的“一步式”分选除盐质谱预处理系统示意图——02——研究内容本工作中搭建了具有四层结构的微流控芯片，如图1所示。利用IFC进行细胞的电学及尺寸特性表征实现不同细胞的识别，待其流经分选区域时由压电执行单元对目标细胞进行分选，通过合适的流速配比，执行单元将目标细胞推至作为下鞘液的质谱兼容的挥发性盐溶液中，同时实现样本的分选与除盐。芯片采用两套电极，其中第1套用于单细胞电学表征，第2套用于表征确认除盐效率。图2. 微流控芯片结构及其工作流程示意图以商用均一性较好的6 μm和10 μm直径的PS微球对系统的分选效率进行了表征。在约9000个样本的实验中，系统展现出了99.53%的分选成功率，同时样本中的10 μm微球纯度由2.48%提升至92.23%，实现了约37倍的富集效率，如图3所示。此外在模拟血液中CTCs分离的实验中，在HeLa癌细胞与人体外周血单核细胞PBMC的混合样本中分选出HeLa细胞，其纯度由15.78% 提升至87.34%，展示出巨大的临床应用潜能。图3. 微流控系统的分选性能评估从定量的角度，以270 mM NaCl溶液作为样本液、去离子水作为下鞘液为例验证了系统的除盐效率，单次分选操作引入的NaCl物质的量仅为0.77±0.16 pMol，即使在300 cells/s的分选通量下除盐效率也能够达到99.62%；同时在实际的细胞样本测试中可以看出，未经除盐的样本信号被完全淹没，而经过该系统除盐后的能够清晰分辨单细胞的典型代谢与脂质峰，证实了系统优秀的除盐性能。图4. 微流控系统的除盐性能评估该系统进一步用于正常乳腺上皮细胞MCF-10A和癌变的乳腺癌细胞MDA-MB-468的分选与检测。通过双频点的锁相检测，分别表征了两类细胞的电学特性，并据此进行了分选操作，结果表明MCF-10A细胞的纯度由 10.64% 提升至77.78%，展现出了约7.31 倍的富集效率。此外将收集到的细胞样本直接与免标记质谱流式装置级联实验，同时表征了两类细胞的代谢特征，结果表明，部分显著差异表达的代谢和脂质可能是致使细胞电学特性差异的原因，充分验证了系统在多模表征与临床分析中的应用价值。图5. 正常细胞与癌变细胞的电学与代谢特性表征分析——03——总结展望本工作提出的基于IFC的一步法单细胞样品质谱预处理方法极大地方便单细胞质谱分析，突破了复杂操作和不必要的损耗。作为一个独立的样品制备模块，本微流控系统能够兼容多种质谱分析方法，为高效的质谱样品制备提供新的范式，进而为单细胞的多模态(如电学特性、代谢特征)表征提供新的思路。论文信息Microfluidic Impedance Cytometry Enabled One-Step Sample Preparation for Efficient Single-Cell Mass Spectrometry ；Junwen Zhu, Siyuan Pan, Huichao Chai, Peng Zhao, Yongxiang Feng, Zhen Cheng, Sichun Zhang, Wenhui Wang * (王文会，清华大学)；Small, 2024, https://doi.org/10.1002/smll.202310700作者简介本工作的完成单位为清华大学精密仪器系、精密测试技术与仪器全国重点实验室。精仪系王文会教授为通讯作者，精仪系博士研究生朱焌文为第一作者。清华大学张四纯教授、程振助理研究员、清华大学博士生潘思远、柴惠超、赵鹏、丰泳翔为论文工作做出了重要贡献。本研究得到了国家自然科学基金的资助。【相关阅读】有望提高2个数量级微流控介电泳分离通量！清华大学王文会Advanced Materials封面成果速递https://www.instrument.com.cn/news/20240604/722338.shtml 3i流式KOL|清华大学王文会教授团队在阻抗流式细胞术上取得系列进展https://www.instrument.com.cn/news/20231030/689623.shtml

近日，中国电力科学研究院新能源研究中心（以下简称“中国电科院新能源中心”）联合国网宁夏电力有限公司在宁夏回族自治区海原县第六十六光伏电站，顺利完成光伏发电宽频阻抗现场实测。这是国内首次对光伏逆变器完成全工况扫频实测试验，表明我国在探索和解决新能源并网宽频振荡等方面取得新的突破。据了解，电力系统受扰后会产生几赫兹到几千赫兹的振荡，造成系统功率传输不稳，威胁电网安全稳定运行。随着国内新能源发电装机规模的快速发展，新能源基地宽频振荡风险日益增大。阻抗特性分析是新能源宽频振荡问题分析与策略验证的有效手段。此次现场实测的组串式光伏逆变器具有单机容量小、同一发电单元内多机耦合强等特点，给阻抗特性实测提出更大挑战。据介绍，6月5日，宁夏海源县330千伏变电站出现69赫兹超同步振荡。该变电站接有3个风电场、5个光伏电站，新能源总装机容量1220兆瓦。在振荡发生后，中国电科院新能源中心依托可再生能源并网全国重点实验室，通过仿真分析，复现了现场震荡现象，精准定位振荡风险源，并提出采用逆变器多参数协调优化的阻抗重塑振荡抑制方法。8月24日，在宁夏中卫第六十六光伏电站，中国电科院新能源中心利用新能源发电宽频阻抗测量装置，对振荡抑制策略改造前后光伏逆变器阻抗特性进行了宽频带（2—1000赫兹）、全工况（大功率、中功率、小功率）扫频实测试验，证实现场光伏逆变器震荡抑制策略优化成功。国网宁夏电力有限公司称，此次现场实证试验的成功，进一步验证了阻抗特性分析及阻抗重塑技术在解决实际工程振荡问题的有效性，是探索和解决新能源并网宽频振荡问题的又一里程碑事件。试验为宽频振荡问题的分析和解决提供新思路、新方法、新装备，为解决沙戈荒、深远海等大规模新能源基地宽频振荡问题，提升新能源基地并网稳定性及送出能力提供了技术支撑。