電気工学および電子技術ジャーナル

生きたままの生物細胞をマイクロ波で処理 - 広帯域インピーダンス分光法によるラベルフリーの非侵襲的細胞特性評価

ジェームズ CM ファン

マイクロ波は、調理、スマートカー、携帯電話だけに使われるものではありません。私たちは、広い電磁スペクトルを利用して、私たちの生活にもっと欠かせない素晴らしいことをすることができます。たとえば、がん腫瘍のマイクロ波アブレーションはすでに広く使用されており、マイクロ波によるバイタルサインの遠隔モニタリングは、人口の高齢化に伴いますます重要になっています。この講演では、単一細胞レベルでのマイクロ波の生物医学的使用に焦点を当てます。低出力のマイクロ波は、細胞膜を容易に貫通して、細胞を調理したり傷つけたりすることなく、細胞の内部を調べることができます。これは現在、細胞が生きているか死んでいるかを判断する最も速く、最もコンパクトで、最も安価な方法です。一方、高出力で低周波数の場合、電磁信号は細胞膜と強く相互作用して、ナノメートルサイズの一時的な穴を開けることができます。ナノ細孔により、薬剤が細胞内に拡散し、細胞の反応に基づいて個別化された医療を開発し、薬剤開発を全体的に加速することができます。逆に、ナノ細孔により、細胞を殺さずに DNA 分子鎖を細胞から引き出すことができるため、遺伝子工学のスピードアップにつながります。最後に、信号のパワーと周波数の両方を変更することで、正または負の誘電泳動効果を得ることができます。これを使用して、生きた細胞をマイクロ波博士の検査台に強制的に移動させ、検査後に細胞を外に出すことができました。マイクロ波のこれらの興味深い使用法と、その結果として得られた生物細胞に関する基礎知識について、講演で説明します。