癌細胞生理活性之電阻抗感測晶片檢測

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS)之原理為當細胞貼附於電極上，可利用細胞對於電流具有高阻抗的特性來不間斷量測阻抗值。本實驗使用Indium Tin Oxide (ITO)當電極材料，分析NIH3T3、MG63和HL60於晶片上之電阻抗參數(電阻抗值、電阻抗比値)或電容抗參數(電容抗值、電容抗比値)的生長曲線。分別使用從綠膿桿菌萃取的脂多醣(Lipopolysaccharides，LPS)以及一般性抗癌藥物mitoxantrone (MX)當作毒殺物質，並對本晶片應用在懸浮與貼附細胞之毒殺作用進行一連串動態分析。由電阻抗值生長曲線實驗結果，發現本晶片確實可以觀察到貼附型細胞生長情況，並可偵測到細胞在包括懸浮、貼附及生長、死亡之完整過程，NIH3T3在48小時之內於實驗晶片上細胞活性與電阻抗參數具高度相關性(R2 = 0.8916，P < 0.01)，而MG63於24小時之內達0.6519。在細胞毒殺實驗方面，NIH3T3在3小時內電阻抗比值與細胞活性之間有高度相關(R2 = 0.822，P < 0.05)，顯示本實驗晶片在毒殺初期階段也具有高的靈敏度，MG63在24小時時，與傳統方法比較，其相關性可達0.9709，故以標準化之實驗參數(電阻抗比值)來描述細胞生長及毒殺過程皆可有一良好相關性。而本研究另以100%小牛血清當偵測培養基觀察電容抗值變化，但由於背景值干擾影響過大，故未來要量測懸浮型細胞之電學特性可改變實驗設計形式，如量測細胞膜之電容、導電率變化。由結果可知，本研究所使用的實驗晶片裝置在特定的實驗條件下，可提供一種連續性之動態量測細胞生長情況，且不需要額外生化檢測。