电气工程与电子技术学报

微波加热活体生物细胞 - 通过宽带阻抗谱进行无标记无创细胞表征

黄崇智

微波不仅用于烹饪、智能汽车或手机。我们可以利用宽广的电磁频谱来做一些对我们的生活更为重要的奇妙的事情。例如，癌症肿瘤的微波消融已经得到广泛应用，随着人口老龄化，微波远程监测生命体征变得越来越重要。本次演讲将重点介绍微波在单细胞水平上的生物医学应用。在低功率下，微波可以很容易地穿透细胞膜来探查细胞内部的情况，而不会煮熟或伤害细胞。它是目前判断细胞是活的还是死的最快、最紧凑、最便宜的方法。另一方面，在较高功率但较低频率下，电磁信号可以与细胞膜强烈相互作用，钻出纳米尺寸的临时孔。纳米孔允许药物扩散到细胞中，并且根据细胞的反应，可以开发个性化药物，并且可以总体上加快药物开发速度。相反，纳米孔允许将 DNA 分子链从细胞中拉出而不会杀死细胞，这可以加快基因工程的速度。最后，通过改变信号的功率和频率，我们可以产生正或负介电泳效应，我们曾利用这种效应将活细胞逼到微波博士的检查台上，然后在检查后将其带走。本次演讲将探讨微波的这些有趣用途以及由此产生的有关生物细胞的基本知识。