جداسازی دی الکتروفورتیک در سیستم های آزمایشگاه بر روی چیپ (2)

جداسازی جریانی مرحله ای

یکی دیگر از روش های جداسازی، استفاده از آرایه های الکترودی قلعه ای شکل به هم پیوسته می باشد که دارای ورودی و خروجی دو بخشی هستند. این نوع از روش جداسازی، بوسیله ی Markx و همکارانش ابداع شده اسست. این روش برای جداسازی مؤثر باکتری، مخمر و سلول های گیاهی مناسب می باشد. به هر حال، برخلاف مثال قبلی که تلاش ها برای جلوگیری از ایجاد دی الکتروفورز منفی شده است (به منظور جلوگیری از تشکیل خوشه های سلولی بر روی آرایه های الکترودی)، این روش از یک چنین خوشه هایی برای جداسازی استفاده می کند (شکل 1).
ذرات در داخل مرکز آرایه وارد می شوند. این کار از طریق سیال کردن آنها، انجام می شود. این جریان سپس از بین می رود و میدان الکتریکی، اعمال می شود. این مسئله موجب می شود تا جمعیت های سلولی، به صورت خوشه هایی و بواسطه ی دی الکتروفورز مثب و منفی، تشکیل شوند.
ذراتی که دی الکتروفورز منفی دریافت می کنند، اندکی محدود می شوند تا بدین صورت، وقتی یک جریان دوباره وارد می شود، ذرات به سمت خروجی حرکت کنند. سپس جریان متوقف می شود و ذرات دوباره به صورت خوشه ای در نقطه ای تجمع پیدا می کنند که قرار داده شده اند (یعنی به سمت خروجی). میدان سپس حذف می شود و هر دو جمعیت سلولی رها می شوند. یک جریان جزئی در جهت مخالف ایجاد می شود و ذراتی را که بوسیله ی دی الکترفورز مثبت به دام افتاده اند را به سمت ورودی اصلی حرکت می دهد؛ این در حالی است که آن دسته از ذراتی که بوسیله ی دی الکتروفورز منفی به دام افتاده اند، به سمت دو بخش ارسال می شوند که هر دوی این بخش ها، در جهت مخالف، واقع شده اند و می تون سپس این ذرات را به سمت دو خروجی، راهنمایی کرد.
در حالی که این روش جداسازی ذاتاً آهسته و پیچیده است، تکرا عمل های حذف و به دام انداختن موجب افزایش احتمال حصول جداسازی 100 % می شود. در حالت تئوری، یک چنین روشی می تواند همچنین برای جداسازی بسیاری از جمعیت های ذره ای، مورد استفاده قرار گیرد و این گروه های کوچک می توانند به صورت ایده آل و در فراوانی های مناسب، جداسازی گردند.

دی الکتروفورز موج عبوری

همانگونه که در بخش دوم بحث شد، نیروی دی الکتروفورز بواسطه ی تغییر در بزرگی میدان در عرض ذره، و یا یک تغییر مشابه در فاز میدان الکتریکی، بر روی ذره اثرگذار است. استفاده از دی الکتروفورز موج عبوری، توجه خاصی را به عنوان یکی از روش های جداسازی آزمایش روی چیپ، پیدا کرده است زیرا نیروی ایجاد شده با این روش، می تواند در جهت موازی با صفحه ی الکترودها، عمل کند. ذراتی که با موج عبوری، حرکت می کنند، می توانند در فواصل بزرگی بر روی آرایه های الکترودی، جهت دهی شوند و به بخش های مختلف، ارسال شوند. البته حذف مؤثر نیازمند وجود منابع پمپ اضافی به منظور عبور ذرات بر روی آرایه می باشد.
مشابه با وسایل دی الکتروفورز متداول که قبلا بحث شد، میدان های الکتریکی عبوری، بوسیله ی الکترودهای موازی و به هم پیوسته، انجام می شوند، که معمولاً ساختار قلعه ای و یا سایر ساختارهای پیچیده، ندارد. به هر حال، به منظور ایجاد میدان های الکتریکی متحرک، الکترودها، با سه یا چند سیگنال، بایاس می شوند (در این حالت، روابط فازی تا 360 درجه افزایش می یابند). آرایه های متداول تر از 4 سیگنال فازی 0، 90، 180 و 270 درجه، استفاده می کند. نیاز به مهیا نمودن یک تعداد از سیگنال های مختلف و مستقل، مشکلاتی را در هنگام اتصال توان به الکترودها، ایجاد می کند. یکی از راه حل های متداول، آرایه های میله ای باسی شکل در بالا و پایین الکترودها می باشد.
کاربرد میدان های الکتریکی عبوری در دستکاری دی الکتروفورز ذرات، اولین بار بوسیله ی Batchelder پیشنهاد شده است. این افراد از میدان های الکتریکی فازی برای ایجاد حرکت های خطی بهره برده است. Masuda و همکارانش، اولین بار نشان دادند که میدان های الکتریکی عبوری، می توانند برای القای حرکت های انتقالی کنترل شده بر روی بیوذره ها مانند سلول های قرمز خون و ذرات لیپودیوم، استفاده شود. این پیشنهاد شده است که یک چنین وسایلی می توانند برای جداسازی ذرات مورد استفاده قرار گیرند. به هرحال، هر دو این موارد، از میدان های الکتریکی با فرکانس پایین استفاده می کند و نیروهای ایجاد شده، الکتروفورتیک می باشد. در اصل، میدان های عبوری با فرکانس بالا، ابتدا بوسیله ی Fuhr و همکارانش پیشنهاد شده است. از این روش برای دستکاری ذرات سلولز و گرده، استفاده می شوند. Huang و همکارانش کاربرد دی الکتروفورز موج عبوری را برای جداسازی ذره مورد بررسی قرار گرفته است. در فرکانس پایین تر، سلول های غیر زنده، بوسیله ی دی الکتروفورز مثبت به دام می افتد در حالی که، سلول های زنده به انتهای آرایه حرکت می کند. تغییر در فرکانس های بالاتر موجب می شود تا سلول های غیر زنده ازالکترودها رها شوند و این مسئله موجب می شود تا این سلول ها در جهت عکس حرکت کنند و در انتهای آرایه، تجمع می یابند. موج عبوری یک اثر پمپاژ بر روی محلول سوسپانسیونی، ایجاد می کند، بدون نیاز به حرکت واقعی محلول.
یک توسعه در زمینه ی طراحی الکترودهای موج عبوری، استفاده از آرایه های الکترودی فنری شکل می باشد (شکل 2). این الکترودها با ایجاد 4 الکترود فنری شکل به هم قفل شده، تشکیل شده اند. این فنرها، به صورتی آرایش یافته اند که در طی یک خط از مرکز فنرها نسبت به لبه، یک جانشینی در لبه های الکترودی ایجاد می شود که در هر لبه، 90 درجه شیفت فازی دارد. این مسئله یک میدان الکتریکی عبوری ایجاد می کند که به طور مؤثر از مرکز بهب سمت آریه حرکت می کند. ذرات موجود بر روی متحمل نیری پرتابی می شوند و به سمت مرکز آرایه، حرکت می کند. این ذرات در ناحیه ی بزرگی متمرکز می شوند، در حالی که سایر ذرات از آرایه دور می شوند. این آرایه همچنین دارای مزیت ساخت نیز می باشد. در حقیقت، ساخت آن ساده می باشد زیرا هیچ الکترودی برای همپوشانی نیاز نیست و بنابراین، میله های باس، مورد نیاز نیست. این نوع از آرایه ها، دارای خاصیت دستکاری مؤثر ذره های لاتکس و سلول های سرطانی است.
مشابه با روش جداسازی دوتایی، این ممکن است که ذرات را با استفاده از دی الکتروفورز موج عبوری، تفکیک کرد. این کار با وارد کردن الکترودها در یک انتها انجام می شود. این الکترودها موجب ایجاد نیرو می شود که این نیرو، موجب حرکت آنها در حول آرایه می شود. سرعت حرکت هر ذره، به خواص دی الکتریک ذرات وابسته هستند (معادله ی چهارم) به نحوی که برخی از جمعیت های ذره ای، سریع تر نسبت به سایرین، حرکت می کنند. اگر آرایه ی الکترودی، به اندازه ی کافی بلند باشد، بنابراین، ذره در انتهای آرایه جمع می شود (با توجه به مقادیر نسبی Im[K(w)]). یک چنین آرایه ای بوسیله ی Morgan و همکارانش، پیشنهاد شده است[28،68]. این افراد از آرایه های الکترودی استفاده کرده اند که دارای 1000 الکترود موازی با طول کلی 2 سانتیمتر هستند. این آرایه در جداسازی سلول های قرمز و سفید خون، مفید می باشند به نحوی که بعد از 80 S، دو نوع از سلول ها، به صورت فیزیکی مجزا می شوند. به منظور اجرای یک چنین جداسازی هایی در وسایل واقعی، دستکاری مایعات برای استخراج ذره مورد نیاز می باشد. همچنین ذرات باید از یک نقطه ی مشخص از انتهای آرایه شروع به حرکت کنند. به هر حال، یک گیت شروع در این بخش، مورد نیاز است. این مسئله بوسیله ی گروه Morgan آدرس دهی شده است. به منظور حل مسئله ی گیت شروع، سلول ها در میان دو الکترود جمع می شوند (در محل ابتدای آرایه) و سپس این بخش، به عنوان بخشی از آرایه ی موج عبوری، تبدیل می شود. این مسئله زمانی رخ می دهد گه فازهای پتانسیل الکترود، تغییر کند.
یکی دیگر از روش های جداسازی بوسیله ی دی الکتروفورز موج عبوری، اخیراً بوسیله ی Jan Gimsa پیشنهاد شده است. در این روش، الکترودهای موج عبوری به حالت متعامد نسبت به جریان، جهت گیری می کنند و بدین نحو، ذرات در طول این محور قرار می گیرند به نحوی که در طرف خروجی، گروه هایی از ذرات در محل های فضایی مختلف قرار گرفته و می توانند وارد خروجی های مختلف شوند. یک چنین سیستمی تاکنون مورد استفاده قرار نگرفته است اما ساخت آن مطمئنناً سخت تر از وسایل با موج عبوری متداول می باشد.

مکانیزم جغجغه ای

دو روش آخر که در بالا بحث شدف هر دو از روش شهای مختلفی برای جداسازی دی الکتروفورز، استفاده می کنند. در این روش ها از آرایه های الکترودی متقارن و دی الکتروفورز معمولی استفاده می شود. در واقع در این روش ها، حرکت ذره بوسیله ی بایاس الکترودها، به جهتی مورد نظر، جهت دهی می شود. فرضیه ی ساخت یک چنین وسایلی، در اصل بوسیله ی Pierre Curie در اواخر قرن 19، مطرح شد. این فرد حرکت ایجاد شده بوسیله ی مکانیزم های تشدید را توصیف کرد. این ایده، بوسیله ی ریچارد فایمن نیز مورد بررسی قرار گرفت. در درسنامه ی این فرد یک آلت بادنمایی را توصیف کرده است که به آرایه های تشدید و گیره (ratchet-and-pawl arrangement) متصل می شود و هر دوی این بخش های در داخل جعبه های مختلفی قرار داده می شوند و بوسیله ی محورهایی به هم متصل می شوند. برهمکنش میان مولکول های گاز در داخل جعبه های موجب می شود تا محور بچرخد اما بخش جغجغه ای تنها در یک جهت می چرخد. از زمان او به بعد، علم موتور براونی گسترش یافت و مطالعات گسترده ای بوسیله ی Reimann بر روی آن انجام شد.
جداسازی ذره با استفاده از دی الکتروفورز، اولین بار بوسیله ی Ajdari و Prost در سال 1992 پیشنهاد شد. این روش، نسبت به روش های پیشنهاد شده در بالا متفاوت می باشد و نیازی نیست تا تفاوتی در خواص دی الکتریک ذره ها، وجود داشته باشد. این روش می تواند برای ایجاد پتانسیل نامتقارن مورد استفاده شود. این پتانسیل به صورت رندوم موجب تشدید حرکت می شود که این حرکت در واقع همان حرکت براونی می باشد. علاوه بر این، در اصل، تفاوت در مقدار K(w) ممکن است برای جدایش بهبود یافته، مورد استفاده قرار گیرد. دو روش وجود دارد که از یک چنین جغجغه های دی الکتروفورز برای جداسازی، استفاده می کنند. این روش ها روش های جغجغه ی انباشته و جغجغه ی گرمایی نامیده می شود. در هر دوی این روش ها، از یک ساختار الکترودی استفاده می شود اما روشی که جدایش انجام می شود، و معیاری که بوسیله ی آن، ذرات جداسازی می شود، اندکی متفاوت است. الکترودهای گفته شده، اولین بار بوسیله ی Rousselet مورد بررسی قرار گرفتند. این فرد این الکترودها، الکترودهای درخت کریسمس، نامید و یک مثال از دو الکترود این چنینی در شکل 3 آورده شده است. این الکترودها، وقتی برق دار می شوند، گرادیان میدانی ایجاد می کند که بر طبق آن، نواحی بزرگتری وجود دارد که میدان الکتریکی به سمت راست افزایش و به سمت چپ، کاهش می یابد. ماکزیمم میدان الکتریکی که در واقع ذرات به آن می چسبد، بین پیگ های الکترودی می باشد و نواحی که در آنها ذره به سمت یک جفت از پیک ها می چسبد، به عنوان نواحی جذب (capture zone) نامیده می شود. محدودیت این نواحی برای هر الکترود در شکل 3 نشان داده شده است.

جغجغه های حرارتی

اولین کاربرد الکترودهای درخت کریستمس، در اینجا توصیف شده است. این الکترودها، بنابر ایده ی فاینمن و کوری ساخته شده است. این الکترودها جغجغه های حرارتی نامیده می شود. به منظور انتقال ذره در یک آستانه ی میان دو ناحیه ی جذب، این سیستم از منابع دیگر حرکتی استفاده می کند که محلول های آبی ذرات، وجود دارد (در عمل در کلوئیدها). به این حرکت، حرکت برونی و یا حرکت گرمایی، می گویند.
اگر ما مورد اولیه خود در مورد جفت الکترودها، در نظر بگیریم که به آنها انرژی وصل شده است، می توانیم متوجه شویم که ذراتی که دی الکتروفورز مثبت در نوک الکترودها جمع می شوند. وقتی میدان الکتریکی آزاد می شود، ذراتی که متحمل نیروی دی الکتروفورز نمی شود، در مکان هایی توده ای می شوند و از آنجا به خارج نفوذ می کنند. بعد از یک دوره ی زمانی، برخی ذرات به فاصله ی مناسبی نفوذ می کنند و به ناحیه ی جذب الکترود بعدی، می رسند. وقتی زمان می گذرد، ذرات بیشتری وارد این آستانه می رسد. اگر میدان قطع و وصل شود، این ذرات که در این بخش عبور می کنند و به آستانه می رسند، به نوک الکترود بعدی می چسبد. ذرات باقیمانده به نوک الکترود بعدی می چسبند. بنابراین، هیچ حرکت آزادی برای ذره به سمت راست، وجود ندارد. نرخ خالص مربوط به دریفت در میان آرایه های الکترودی، بوسیله ی نرخ نفوذ ذره در طی دوره ای تعیین می شود که میدانی اعمال نمی شود.
مفهوم جغجغه های دی الکتروفورز / گرمایی ابتدا بوسیله ی Ajdari و Prost مورد بررسی قرار گرفت . این فرد نیروهایی را در نظر گرفت که بر روی ذره ی سوسپانسیون عمل می کند و متحمل حرکت براوونی می شود. Ajdari و Prost همچنین پیشنهاد داده است که این روش، دارای کاربردهایی در زمینه ی جداسازی ذرات دارد. این کار با توجه به اندازه ی نسبی ذرات انجام می شود. Rousselet و همکارانش از ذرات لاتکس با اندازه های ی مختلف استفااده کرده است که نرخ نفوذ ذرات آنها از یک جغجغه تا جغجغه ی بعدی، 40 % بیشتر است. تفکیک ذره با استفاده از جغجغه های دی الکتروفورز، بوسیله ی Faucheux و Libchaber مورد بازبینی قرار گرفت. این فرد ذرات سیلیس را که دارای شعاعی بین 1.5 تا 2.5 میکرون هست را با توجه به اندازه ی ذرات، جداسازی نمود. استفاده از جغجغه های گرمایی برای تفکیک ذره، اخیراً بوسیله ی شبیه سازی انجام شده بوسیله ی Schnelle ، نشان داده شده است. در این شبیه سازی، جداسازی 5 نوع ذره با اندازه ی مختلف در طی یک دوره ی زمانی 5 ساعته، مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر این، تفکیک می تواند با تغییر در خواص دی الکتروفورتیک ترکیب شود و بدین صورت، شدت نیرو در این ذرات، تغییر می کند. سپس، این ذرات نیازمند طول زمانی متفاوتی هستند تا بدین صورت ذرات روی نوک الکترودها جمع شوند.
این بدین معناست که این سری های الکترودی در داخل الکترودهای آرایه ی بالا، در داخل ناحیه ی جذب سری بعدی قرار گرفته اند و به طور عکس. این مسئله در شکل 4 نشان داده شده است. اگر یک جمعیت از ذرات، وارد لایه ی میان الکترودهای بالایی و پایینی شود، و سپس جفت الکترودها برق دار شوند به نحوی که دی الکتروفورز مثبت ایجاد گردد، بنابراین، ذرات میان دو سری الکترودی بالا و پایین، جذب می شوند. اگر پروتئین ها از جفت الکترود بالا دور شود و به الکترود پایینی برشد، پس، ذره به جفت الکترود بعدی جذب می شود. با سیکل میان حالت انرژی دار بودن آرایه های الکترودی بالا و پایین، ذرات به سمت راست و به سمت ولتاژهای متوسط حرکت می کنند. پشته ای شدن دو جغجغه ی دی الکتروفورز بر رروی یکدیگر، اولین بار بوسیله ی Chauwin و همکارانش در سال 1994 توصیف شده است. این مسئله همچنین بوسیله ی Gorre-Talini در سال 1998 دوباره مورد بررسی قرار گرفت. در این آزمایش از ذرات لاتکس، استفاده شده است. مانند جغجغه های گرمایی، جغجغه های پشته ای شده، هنوز برای کاربردهای جداسازی، استفاده نشده اند. به هر حال، الگوهای رفتار ذره ای برای الکترودهای درخت کریسمس، در زمانی که دی الکتروفورز مثبت و منفی ایجاد می شود، نشاندهنده ی این است که پمپ کردن ذرات در دوجهت، امکان پذیر می باشد. یک چنین آرایه های الکترودی چغچغه ای شکلی، دارای پتانسیل استفاده در روش های جداسازی سلولی دی الکتروفورز پیوسته است که قبلا در این مقاله بحث شد اما این روش به طور خاص، برای جاهایی مناسب است که جریان مایع از طریق کانال ذرات و یا یک تعداد اندک از ذرات، عبور می کند و نیاز است تا جداسازی انجام شود.

مزیت ها و محدودیت ها

در حالی که بسیاری از کاربردهای مربوط به دستکاری دی الکتروفورز، بیان شده است، تمام آنها برای این کاربرد، مناسب نیستند و دارای محدودیت هایی نیز هستند. این محدودیت ها، موجب محدود شدن اثربخشی این جداسازی ها می شود، مگر آنکه شرایط کنترل شود. محدودیت اصلی مربوط به جداسازی دی الکتروفورز، سرعت آن می باشد. روش های رقابتی که در آنها از روش دی الکتروفورز، استفاده می شود، موجب می شود تا تمام این روش ها، در برابر نیاز به جدایش، اندازه گیری شوند. مقدار آنالیت مورد نیاز که باید مورد فراوری قرار گیرد، در کاربردهای مختلف متفاوت است اما برای کاربردهای پزشکی، یک روش باید وجود داشته باشد که ظرفیت جداسازیی و سرعت آن دقیق باشد. در واقع ظرفیت باید به اندازه ای مناسب باشد که بتوان 100 میلی لیتر یا بیشتر از مایع را در طی 1 ساعت، جداسازی نمود. به هر حال، تعریف قابل توجه نیروی دی الکتروفورز با افزایش فاصله از الکترودها، بدین معناست که ذرات به آهستگی از الکترودها عبور می کنند و از این رو، فرایند جداسازی، آهسته است. این مسئله همچنین در مورد فرایندهایی مانند دی الکتروفورز موج عبوری، مشاهده می شود. در این روش ها، محدودیت سرعت پایین حرکت در طول آرایه می باشد. آهسته ترین مثال از تمام جغجغه های حرارتی با نفوذ محدود (diffusion-limited thermal ratchet)، به گونه ای است که زمان جداسازی، به صورت ساعت بیان می شود. مؤثرترین روش برای جداسازی دی الکتروفورز، آنهایی هستند که بر اساس جداسازی دوتایی عمل جداسازی انجام می دهند. در این روش ها، سرعت محدود به قابلیت الکترود به حذف ذرات عبوری از جریان مایع و حفظ آنها در برابر کشش ویسکوز است. به طور مشابه، نیز به دلیل زمانی محدود هستند که طول می کشد تا ذره به نقطه ی تعادلی موجود در بالای الکترود، برسد. البته با اصلاحات انجام شده، می توان پتانسیل پردازش سریع را افزایش داد. سایر روش های توصیف شده (روش دی الکتروفورز موج عبوری، جریان مرحله ای و روش های جغجغه ای) دارای پتانسیل خوبی برای کاربردهای خاص مانند تشخیص و ایزولاسیون سلول های نادر یا تفکیک طیف گسترده ای از سلول ها، مناسب می باشند.
یک روش که بوسیله ی ان می توان نیرو را افزایش دهیم، افزایش مقدار میدان الکتریکی است البته این روش نیز مشکلاتی را ایجاد می کند. همانگونه که در بخش سوم گفته شد، استحکام بالای میدان الکتریکی، می تواند موجب شود تا حرکت مایع سوسپانسیونی، ناپایدار شود و این مسئله ممکن است اشکال مختلفی داشته باشد که شامل ایجاد همرفت به دلیل حرارت دهی می باشد. در حقیقت، در جایی که میدان بسیار بالاست، شکاف های الکترودی، بسیار کوچک می شوند و محیط بسیار رسانا می گردد. این مسئله موجب تخریب الکترودها و تشکیل حباب به دلیل الکترولیز لبه های الکترودی، می شود. همانگونه که می توان تصور کرد، اثر یک چنین حرارت دهی بر روی هر سلول، فاجعه بار است.
یکی دیگر از اثرات، اثر الکتروهیدرودینامیکی است که به طور خاص، در فرکانس ها پایین نمود دارد و از این رو، این مسئله موجب بروز برهمکنش بر روی میدان الکتریکی می شود. اگر میدان الکتریکی عمود بر لایه ی دوگانه ی ایجاد شده بر روی ذره نباشد، بار در لایه ی دوگانه در کل سطح الکترود، تغییر می کند و از این رو، مایع در اطراف الکترودها، پمپ می شود. این اثر وابسته به فرکانس است اما می تواند موجب بروز آرایش های ماده ای بزرگ شوند (برای مثال، چیزی که در الکتروفورز ویروس ها مورد بررسی قرار گرفته است). این مسئله زمانی مسئله ساز است که نیروهای اعمالی بر روی ذره، بسیار ضعیف باشند، این مسئله موجب ذره در نزدیکی لبه ها، بچرخند و به آن نرسند. یکی دیگر از ملاحظات ، طبیعت نمونه می باشد. اگر جدایش ذرات بسیار مؤثر باشد، بنابراین، ذره باید به صورت ایده آل، مونودیسپرس باشد و ذرات خوشه ای ممکن است پاسخ های دی الکتریکی متفاوتی نسبت به ذرات مونودیسپرس، داشته باشند. این مسئله باید در زمان بررسی سیستم های جداسازی، در نظر گرفته شوند. به طور مشابه، اگر جمعیت های ذره ای، بسیار دانس باشند، برهمکنش ذره با ذره ممکن است موجب ایجاد مشکلات خاصی گردد. به هر حال، علارغم این اثرات،این حقیقت که این روش ها، برای گستره ی وسیعی از جدایش ذرات، مؤثر می باشند، نشاندهنده مزیت ذاتی جداسازی دی الکتروفورز می باشد. این محدودیت ها، نشاندهنده ی کنار گذاشتن این روش ها نیست، بلکه مسائلی است که در طی هر طراحی آزمایشی، باید مد نظر قرار گیرد.

چشم انداز آینده

روش های دی الکتروفورز برای 4 دهه است که مورد بررسی قرار گرفته اند اما تنها اخیرا راه خود را به سمت تجاری سازی، باز کرده است. یک تعداد از تلاش ها وجود دارد که بوسیله ی آنها، از روش های دی الکتروفورز در فرآوری کامل حرکت، طبقه بندی و آنالیز سلولی، استفاده شود. یک چنین سیستمی، بوسیله ی محققین در Wales پیشنهاد شده است. آنها از روش دی الکتروفورز موج عبوری برای دفع سلول از یک ناحیه و انتقال آنها به ناحیه ای دیگر، جداسازی آنها، و آنالیز آنها، بهره برده اند. سیستم دیگری که در آلمان پیشنهاد شده است[81، 82] از دی الکتروفورز برای آنالیز سلول های قلبی استفاده کرده اند. یک طراحی دیگر که در شرکت Nanogen آمریکا انجام شده است روش جداسازی دی الکتروفورز را با به دام افتادن سلولی ترکیب کرده است و از آن برای آنالیز مواردی مانند PCR استفاده کرده است. این جالب است که تمام این سه طراحی، بوسیله ی بخش تجاری توسعه یافته اند. این مسئله نشاندهنده ی این است که در آینده، امکان تولید آزمایشگاه بر روی چیپ، وجود دارد.
افزایش تجاری سازی دی الکتروفرورز، منجر به افزایش قابل توجه در تعداد ثبت اختراع های انجام شده در مورد جداسازی دی اکتروفورز می باشد. از دهه ی 1950 که این روش، پیشنهاد شده است، ثبت اختراع های زیادی در این زمینه انجام شده است. از بین تکنولوژی های توصیف شده در این مقاله، ثبت اختراع در مورد طراحی آرایه های الکترودی، FFF، طراحی الکترودهای موج عبوری و تعداد متعیرهای مربوط به طراحی الکترودها و انتخاب فرکانس اعمال شده، بیشتر است. در حالی که توسعه ی جداسازی دی الکتروفورز در محصولات تجاریف کامل شده است، این حقیقت که کاربردهای گسترده ای در این ثبت اختراع ها، نمود دارد، نشاندهنده ی این است که این تکنولوژی ها، بسیار پویا و نیازمند دقت مناسب در استفاده از آنها می باشد. این روش می تواند علاوه بر کاربردهای منفرد، راه را برای سایر کاربردها، باز کند.
از بین روش های توصیف شده، تنها روش جداسازی جریانی و FFF هم اکنون سرعت جداسازی مناسبی دارند و به طور بهتری توسعه یافته اند. در طی زمان، این ممکن است که سایر روش ها نیز بهینه سازی شده و خروجی آنها بهبود یابد. البته، کاربردهای بسشتری وجود دارد که ممکن است نیازمند مطالعه ای در این سطح را نداشته باشد. مزیت های آزمایشگاه بر روی چیپ، در واقع نه تنها کوچک سازی است بلکه در واقع کاهش در میزان آنالیت مورد نیاز می باشد. با ترکیب دی الکتروفورز و موچین های لیزری (later tweezers) می تواند روش های جدیدی ایجاد کند. اگر مقدار نمونه خیلی کوچک باشد، مثلا در حد چند ده میکرولیتر باشد، بنابراین، تمام روش های توصیف شده در اینجا، روشی مناسب تلقی می شوند.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون بلامانع می باشد.