使用交流介电泳分离非转移性（MCF-7）和非肿瘤（MCF-10A）乳腺癌细胞的微流体装置

该协议允许通过保持电导率恒定并改变施加的频率以受控方式分离癌症和健康细胞。该协议使用AC介电泳模拟非转移性乳腺癌细胞和非肿瘤乳腺上皮细胞的受控分选。该技术是基于非转移性乳腺癌细胞和非肿瘤乳腺上皮细胞介电特性的在线分离的第一个基于模拟的示例。

首先，打开多物理场软件，选择空白模型，然后右键单击全局定义。选择参数并将表一中给出的参数作为文本文件导入全局定义或单独输入值。从主页选项卡中选择添加组件并添加 2D 组件。

右键单击几何图形，然后双击该文件导入模型文件。选择空白材料并使用表 1 中的材料属性。转到主页选项卡，选择添加物理场并键入 AC/DC。

然后转到电场和电流子节点下的AC/DC节点，选择电流作为物理。通过右键单击电流并选择电流守恒、绝缘和电势子节点，绝缘通道壁以将电位分配给电极。接下来，从主页选项卡中选择添加物理场，然后在流体流动节点下，转到子节点单相流并选择爬行流物理场。

右键单击单相流，并使用壁子节点将芯片边界渲染为壁。右键单击单相流并添加两个入口子节点和一个出口子节点。使用入口子节点分配入口，并使用法向和流速作为边界条件。

使用插座子节点分配插座。然后从主页选项卡中选择添加物理场，在流体流节点下，转到粒子追踪的子节点并选择粒子追踪流物理场。右键单击粒子追踪节点并检查设置。

使用粒子属性子节点设置 MCF-10A 和 MCF-7 电池的粒子属性。从全局定义部分下的参数中选择粒子属性。添加拖动力子节点以将介电泳力分配给两种类型的电池。

在这种情况下，请从参数部分添加粒子属性。现在选择添加网格，然后从主页选项卡中选择精细网格。要构建网格，请选择构建网格，然后单击添加算例以添加三个算例步骤。

研究第一步是模拟频率响应并使用频域子节点。要模拟蠕变流，请选择一个稳态算例节点。添加两个随时间变化的步骤来模拟具有介电泳力和无介电泳力的条件。

对于节点介电泳条件，选择物理场和变量选择，选中研究设置的修改模型配置框并禁用介电泳步骤。对于介电泳条件，请勿禁用。保存文件后运行模拟。

通过引入非转移性乳腺癌和非肿瘤乳腺上皮细胞系进行CFD模拟后，解决两组CFD研究。对于第一个集合，右键单击第一个算例并添加参数化扫描子节点。按加号将流体介质电导率sigma_m添加为扫描变量。

对每米 0.01 至 2.5 西门子的流体介质电导率sigma_m执行参数扫描研究，将应用频率保持在 800 千赫兹。对于第二组，通过将施加的交流频率从 100 千赫兹更改为 100 兆赫兹来进行参数扫描研究，将流体介质的电导率sigma_m固定在每米 0.4 西门子。在介电泳力子节点下使用此方程计算施加在导电介质中介电球形颗粒上的介电泳力的强度。

将此方程用于介电泳力子节点下的球形粒子。对于介电泳力子节点下的球形颗粒，请使用此方程。使用前面方程的修改形式来模拟生物细胞，例如哺乳动物细胞，这些细胞更复杂且具有多层结构。

然后用这个方程求解复杂的渗透率。然后将REK绘制为癌症和健康细胞外加电场的函数。右键单击结果节点。

添加粒子评估子节点。在表达式部分中，键入 fpt.deff1。K 绘制粒子 1 和 fpt.deff2 的 CM 因子。

K 表示粒子二。在流体介质电导率为0.01西门子/米，交流频率为100千赫兹的情况下，MCF-10A和MCF-7电池经历了正介电泳，REK值分别为0.82和0.76。在电导率为0.4西门子/米时，MCF-10A和MCF-7表现出负介电泳行为，REK值分别为负0.46和负0.31。

当电导率增加到每米1.2西门子时，细胞系在100 kHertz时经历了负介电泳，REK值为负0.49和负0.43。在每米0.01西门子的电导率下，两种电池类型都经历了正介电泳，向高电场强度区域移动并从顶部出口移出。当电导率增加到每米0.4西门子，施加的频率固定为0.8兆赫时，MCF-10A电池移动到顶部出口，而MCF-7电池移动到底部出口。

随着介质电导率增加到每米1.2西门子，细胞系远离高电场区域。在100千赫兹频率下，两个细胞系都经历了负介电泳并移向底部出口。两种细胞系的行为保持不变，直到0.8兆赫兹。

除此之外，MCF-10A改变了它们的介电泳行为，并越过了正介电泳区域。在100兆赫兹时，两种细胞系都经历了正介电泳并移向顶部出口。这些技术将为想要分离活细胞和无活细胞的研究人员开辟新的途径，并在介电特性不同的情况下对不同类型的癌细胞进行分类。

此外，可以使用相同的方法实现基于不同大小的排序。