基于绝缘介电泳技术的人间充质干细胞无标记分选及其在代谢疾病治疗中的应用研究

这篇研究论文创新性地采用绝缘介电泳（iDEP）技术，通过"捕获-释放"分选策略成功分离脂肪组织来源的人间充质干细胞（AT-hMSCs）亚群。研究发现，在200 kHz/200 Vpp和500 kHz/300 Vpp条件下分选的未捕获细胞展现出更强的成脂分化能力，为干细胞治疗代谢疾病提供了新型无标记分选方案。该研究为解决hMSCs异质性难题开辟了新途径。

　　

ABSTRACT

人类间充质干细胞（hMSCs）因其免疫调节和再生特性在干细胞治疗领域极具前景，但其固有的异质性导致治疗效果不稳定。研究团队创新性地采用绝缘介电泳（iDEP）技术，通过优化电压（100-550 V_pp）和频率（100-500 kHz）参数，成功实现了AT-hMSCs的无标记分选。标准偏差Z投影分析直观展示了细胞在分选过程中的动态行为。

1 Introduction

hMSCs在代谢疾病治疗中展现出独特优势，但临床转化面临细胞异质性挑战。传统荧光激活细胞分选（FACS）存在标记损伤、高剪切力等问题。绝缘介电泳技术通过细胞固有电特性实现分选，其作用力F_DEP=2πr³ε_mRe[K(ω)]?|E|²，其中r为细胞半径，ε_m为介质介电常数。CytoChip^TM平台采用绝缘柱阵列设计，避免了电极接触导致的电解问题。

2 Materials and Methods

研究使用ATCC来源的AT-hMSCs（PCS-500-011），在低电导率缓冲液（100 μS/cm）中进行分选。CytoChip微流控芯片包含50 μm高的绝缘柱阵列，通过14 μm厚膜隔离外部电极。采用"捕获-释放"策略：先收集未捕获细胞（20分钟），关闭电场后收集捕获细胞。成脂分化通过14天诱导后用Oil Red O染色评估。

3 Results

电压扫描显示500 V_pp时捕获率达78.5%，显著高于200 V_pp的32.7%。有趣的是，200 V_pp/200 kHz条件下捕获细胞存活率最低（45.6%），而补充实验显示骨髓来源hMSCs分选后存活率达85%。成脂分化实验表明，200 kHz/200 V_pp和500 kHz/300 V_pp条件下分选的未捕获细胞表现出更强的脂质积累，Oil Red O染色面积显著增加。

4 Discussion

研究首次证实绝缘介电泳可分选hMSCs祖细胞亚群。未捕获细胞增强的成脂分化能力提示其富含脂肪祖细胞。与传统DEP设备相比，CytoChip具有约50,000细胞/分钟的中等通量优势。尽管捕获细胞存活率较低，但优化后的分选条件可实现>80%存活率。

5 Conclusion

绝缘介电泳技术成功实现了hMSCs功能性亚群的无标记分选，为解决干细胞治疗异质性难题提供了新思路。未来研究将结合电特性测量与多谱系分化评估，进一步验证该技术在干细胞治疗中的应用价值。