Dielektroforese

Dielektroforese (DEP) is een techniek in de biologie en microfluidica waarbij niet-uniforme elektrische velden worden gebruikt om dielectriche deeltjes, zoals cellen, micro- en nanopartikels, te manipuleren. Een neutraal of nauwelijks geladen object wordt in een gradientveld onder invloed van een dielektrische kracht geplaatst, die afhangt van de eigenschappen van het deeltje en van de omgeving. DEP kan worden toegepast om deeltjes te verplaatsen, te scheiden of vast te houden zonder chemische labels.

Het mechanisme van dielektroforese berust op de inducering van een dipoolmoment in het deeltje door het niet-uniforme veld. De resulterende force kan worden uitgedrukt als F_DEP ≈ 2π ε_m r^3 Re[K(ω)] ∇E^2, waarbij ε_m de permittiviteit van de suspensie is, r de straal van het deeltje, E de lokale veldsterkte en K(ω) de Clausius–Mank-parameter. K(ω) is frequentie-afhankelijk en weerspiegelt het verschil in complexe permittiviteit tussen het deeltje en het medium. Afhankelijk van Re[K(ω)] kan dielektroforese positief zijn (pDEP), waarbij deeltjes naar gebieden met sterkere velden bewegen, of negatief (nDEP), waarbij ze naar gebieden met zwakkere velden migreren.

Typen en apparaten: dielektroforese wordt toegepast met micro-elektrodenarrays (à DEP) en met insulator-based DEP (iDEP), waarbij de veldniet-uniformiteit wordt gegenereerd door micro-structuren in combinatie met elektrische velden. AC-velden worden vaak gebruikt om elektrolyse en elektroosmose te beperken, en buffers met lage conductiviteit zijn gebruikelijk om heating te minimaliseren.

Toepassingen omvatten labelvrije sortering en enriching van cellen en nanoparticles, scheiding van soortgelijke cellen, viervoudige diagnostische assays en vooroordeling van microfluïdische laboratorium-omgevingen. Beperkingen omvatten Joule-verwarming, afhankelijkheid van de media-ec, en mogelijke impact op de functionaliteit van biologische deeltjes bij hoge veldsterkten.