مدل‌سازی جداسازی گلبول‌های قرمز از سلول‌های توموری در گردش در یک میکروکانال استوانه‌ای با مکانیزم دیالکتروفورسیس

دی‌الکتروفورسیس، یکی از تکنیک‌های پیشرفته برای دستکاری ذرات و سلول‌ها در زمینه میکروفلوئیدیک است. در این مقاله، با طراحی یک میکروکانال استوانه‌ای، جداسازی مداوم گلبول‌های قرمز خون و سلول‌های سرطان پستان mda-mb-231 مورد مطالعه قرار می‌گیرد. شبیه‌سازی‌ها با نرم‌افزار کامسول انجام شدند. در ابتدا بررسی اثر عرض‌های مختلف میکروکانال با فرض ثابت بودن دبی جریان و طول کانال روی جداسازی سلول‌ها صورت گرفت. نتایج نشان داد در یک دبی جریان و میکروکانال با طول ثابت، با کاهش عرض کانال، حداقل ولتاژ مورد نیاز برای جداسازی سلول‌ها کاهش می‌یابد. در گام بعدی، با انتخاب یک عرض مناسب برای میکروکانال (100 میکرومتر)، کمترین ولتاژ مورد نیاز برای جداسازی سلول‌ها در دبی‌های مختلف 1، 3، 5، 7 و 10 میکرولیتر بر دقیقه و طول‌های مختلف میکروکانال شامل 1000، 3000، 5000، 7000 و 10000 میکرومتر مورد ارزیابی قرار گرفت. مشاهده شد که با افزایش طول میکروکانال و دبی جریان ورودی، مقدار حداقل ولتاژ لازم برای جداسازی به ترتیب کاهش و افزایش می‌یابد. همچنین نتایج نشان داد در میکروکانال با طول و عرض به ترتیب 10000 و 100 میکرومتر، می‌توان جداسازی گلبول‌های قرمز خون و سلول‌های سرطان پستان را با اعمال حداقل ولتاژ 3.25 ولت در دبی 10 میکرولیتر بر دقیقه، می توان با اعمال حداقل ولتاژ 3/25 ولت گلبول های قرمز خون و سلول های سرطان پستان را از هم جدا کرد.

numerical investigation of the separation of red blood cells (rbc) and circulating tumor cells (ctc) in a cylindrical microchannel using dielectrophoresis

dielectrophoresis is one of the advanced techniques for separating particles and cells in microfluidic systems. in this study, a cylindrical microchannel was designed to investigate the continuous separation of red blood cells and mda-mb-231 breast cancer cells. simulations were performed using comsol software. initially, the effect of different microchannel widths on cell separation was examined, assuming a constant flow rate and channel length. the results showed that for a given flow rate and a fixed channel length, reducing the channel width decreases the minimum voltage required for cell separation. in the next step, an optimal microchannel width of 100 µm was selected, and the minimum voltage required for cell separation was determined for different flow rates of 1, 3, 5, 7, and 10 µl/min and various microchannel lengths of 1000, 3000, 5000, 7000, and 10,000 µm. it was observed that as the microchannel length increases, the minimum voltage required for separation decreases, whereas increasing the inlet flow rate leads to a higher required voltage. additionally, the results indicated that in a microchannel with a length of 10,000 µm and a width of 100 µm, at a flow rate of 10 µl/min, red blood cells and breast cancer cells could be separated by applying a minimum voltage of 3.25 v.