
【化】 ***lectrophoresis
interpose; mind; shell; take seriously; upright
【化】 meso-; meta-
【医】 carapace
electricity
【计】 telewriting
【化】 electricity
【医】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
electrophoresis
【化】 electrophoresis; ionophoresis
【医】 electrophoresis
介电电泳(Dielectrophoresis,简称DEP)是一种电场诱导的中性微粒运动现象,其本质源于非均匀电场中极化粒子受到的净力作用。该术语由英文"dielectrophoresis"直译而来,其中"dielectric"指介电材料,"phoresis"源自希腊语,意为"迁移"。
在物理机制层面,介电电泳力产生于粒子与周围介质介电常数差异引起的极化响应。当置于非均匀交流电场时,中性微粒会产生偶极矩,其运动方向取决于场强梯度与频率特性。与依赖电荷迁移的传统电泳不同,介电电泳效应在零电荷条件下依然存在,这一特性使其在生物细胞分选领域具有独特优势。
当前应用主要集中于微流控芯片技术,具体包括:
权威研究可见美国物理联合会《Applied Physics Letters》关于介电泳力的量化模型研究(DOI:10.1063/5.0043106),以及英国皇家化学会《Lab on a Chip》期刊报道的癌症细胞分离装置(DOI:10.1039/D0LC01121E)。剑桥大学工程系微系统课题组持续更新该领域的技术进展[剑桥大学官网链接]。
介电电泳(Dielectrophoresis,DEP)是一种在非均匀电场中,中性或极化颗粒因介电极化效应发生移动的现象。以下从定义、原理、分类和应用四个方面详细解释:
介电电泳是不带电颗粒在不均匀电场中因极化产生的侧向运动,其驱动力来源于颗粒与周围介质的介电特性差异(、)。与普通电泳(带电颗粒在均匀电场中移动)不同,DEP不依赖颗粒本身是否带电,而取决于其极化能力(、)。
当颗粒置于非均匀电场时,其内部会产生电偶极矩,导致正负电荷在颗粒表面不对称分布。这种极化产生的净力(介电泳力)方向由电场梯度决定: $$ F_{DEP} = 2pi r varepsilon_m Re[K(omega)] abla E $$ 其中,$r$为颗粒半径,$varepsilon_m$为介质介电常数,$Re[K(omega)]$为克劳修斯-莫索提因子(与颗粒和介质的介电性质、电场频率$omega$相关)()。
对比普通电泳 | 介电电泳 |
---|---|
需要颗粒带电 | 依赖极化效应 |
均匀电场驱动 | 非均匀电场驱动 |
用于分离带电分子(如DNA) | 可操纵中性微粒(如病毒颗粒) |
该方法因无需标记、对生物样本损伤小,在微流控芯片和生物传感器领域备受关注()。
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