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Erschienen in: Technical Physics 9/2018

01.09.2018 | INSTRUMENT DEVELOPMENT AND DEVICES FOR PRACTICAL APPLICATIONS

The Single Cells and Cell Populations Viability Estimation in vitro by the Time-Domain Impedance Spectroscopy

verfasst von: D. D. Stupin

Erschienen in: Technical Physics | Ausgabe 9/2018

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Abstract

In the present study, we investigate the sensitivity and applicability of the time-domain electrical impedance spectroscopy (EIS) techniques, namely Fourier-EIS and adaptive filtering based EIS (AF-EIS), for studying cells' populations and single living cells in natural physiological environment in vitro. Using ultra-violet radiation for decreasing cell life-span we demonstrate the possibility to distinguish the living cells' population from the dead cells by both Fourier-EIS and AF-EIS. However, determining the viability of the single cell requires significant sensitivity, which is inaccessible with the conventional Fourier-EIS contrary to AF-EIS. The latter result stems from the high noise immunity of the AF-EIS, which also makes it possible to provide the measurements using the safe for cells 15-mV excitation voltage and 10–100 nA current response. The developed single-cell AF-EIS approach opens a direct roadmap for creating accurate, robust, and easy to implement toxin and radiation hazard sensors with the living cell as an acting element and proposes a solution for actual ecological and healthcare problems.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and Applications, Ed. by E. Barsoukov and J. Ross Macdonald (Wiley, 2005). Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and Applications, Ed. by E. Barsoukov and J. Ross Macdonald (Wiley, 2005).
2.
Zurück zum Zitat V. F. Lvovich, Impedance Spectroscopy: Applications to Electrochemical and Dielectric Phenomena (Wiley, 2012).CrossRef V. F. Lvovich, Impedance Spectroscopy: Applications to Electrochemical and Dielectric Phenomena (Wiley, 2012).CrossRef
3.
Zurück zum Zitat A. A. Lebedev, Jr., A. A. Lebedev, and D. V. Davydov, Semiconductors 34, 115 (2000).ADSCrossRef A. A. Lebedev, Jr., A. A. Lebedev, and D. V. Davydov, Semiconductors 34, 115 (2000).ADSCrossRef
4.
Zurück zum Zitat N. A. Poklonski, N. I. Gorbachuk, S. V. Shpakovski, and A. Wieck, Tech. Phys. 55, 1463 (2010).CrossRef N. A. Poklonski, N. I. Gorbachuk, S. V. Shpakovski, and A. Wieck, Tech. Phys. 55, 1463 (2010).CrossRef
5.
Zurück zum Zitat I. S. Yahia, M. Fadel, G. B. Sakr, et al., Acta Phys. Pol., A 120, 563 (2011).CrossRef I. S. Yahia, M. Fadel, G. B. Sakr, et al., Acta Phys. Pol., A 120, 563 (2011).CrossRef
6.
Zurück zum Zitat L. S. Berman and A. A. Lebedev, Deep-Level Transient Spectroscopy of Semiconductors (Nauka, Leningrad, 1981). L. S. Berman and A. A. Lebedev, Deep-Level Transient Spectroscopy of Semiconductors (Nauka, Leningrad, 1981).
7.
8.
9.
Zurück zum Zitat K. Gesheva, M. A. Arvizu, G. Bodurov, et al., J. Phys.: Conf. Ser. 764, 012010 (2016). K. Gesheva, M. A. Arvizu, G. Bodurov, et al., J. Phys.: Conf. Ser. 764, 012010 (2016).
10.
13.
14.
Zurück zum Zitat J. Heath and P. Zabierowski, in Advanced Characterization Techniques for Thin Film Solar Cells, Ed. by D. Abou-Ras, T. Kirchartz, and U. Rau (Wiley, 2011), pp. 81–105. J. Heath and P. Zabierowski, in Advanced Characterization Techniques for Thin Film Solar Cells, Ed. by D. Abou-Ras, T. Kirchartz, and U. Rau (Wiley, 2011), pp. 81–105.
15.
Zurück zum Zitat S. Wang, M. Verbrugge, L. Vu, et al., J. Electrochem. Soc. 160, A1962 (2013).CrossRef S. Wang, M. Verbrugge, L. Vu, et al., J. Electrochem. Soc. 160, A1962 (2013).CrossRef
16.
Zurück zum Zitat J. Wegener, C. R. Keese, and I. Giaever, Exp. Cell Res. 259, 158 (2000).CrossRef J. Wegener, C. R. Keese, and I. Giaever, Exp. Cell Res. 259, 158 (2000).CrossRef
17.
Zurück zum Zitat S. Grimnes, Bioimpedance and Bioelectricity Basics (Elsevier, 2015). S. Grimnes, Bioimpedance and Bioelectricity Basics (Elsevier, 2015).
18.
Zurück zum Zitat G. M. Dittami, H. E. Ayliffe, C. S. King, and R. D. Rabbitt, J. Microelectromech. Syst. 17, 850 (2008).CrossRef G. M. Dittami, H. E. Ayliffe, C. S. King, and R. D. Rabbitt, J. Microelectromech. Syst. 17, 850 (2008).CrossRef
20.
21.
Zurück zum Zitat S.-A. Jin, S. Poudyal, E. M. Marinero, et al., Electrochim. Acta 194, 422 (2016).CrossRef S.-A. Jin, S. Poudyal, E. M. Marinero, et al., Electrochim. Acta 194, 422 (2016).CrossRef
23.
24.
25.
Zurück zum Zitat M. Leisner, J. Carstensen, and H. Föll, J. Electroanal. Chem. 615, 124 (2008).CrossRef M. Leisner, J. Carstensen, and H. Föll, J. Electroanal. Chem. 615, 124 (2008).CrossRef
26.
Zurück zum Zitat W. Denda, Rauschen als Information (Verlag Technik, Berlin, 1988). W. Denda, Rauschen als Information (Verlag Technik, Berlin, 1988).
27.
29.
30.
Zurück zum Zitat J. Wegener, C. R. Keese, and I. Giaever, Exp. Cell Res. 259, 158 (2000).CrossRef J. Wegener, C. R. Keese, and I. Giaever, Exp. Cell Res. 259, 158 (2000).CrossRef
31.
Zurück zum Zitat C. Tlili, K. Reybier, A. Géloën, et al., Anal. Chem. 75, 3340 (2003).CrossRef C. Tlili, K. Reybier, A. Géloën, et al., Anal. Chem. 75, 3340 (2003).CrossRef
32.
Zurück zum Zitat D. Mondal and C. RoyChaudhuri, IEEE Trans. Nanobiosci. 12, 239 (2013). D. Mondal and C. RoyChaudhuri, IEEE Trans. Nanobiosci. 12, 239 (2013).
33.
Zurück zum Zitat A. R. A. Rahman, C.-M. Lo, and S. Bhansali, IEEE Trans. Biomed. Eng. 56, 485 (2009).CrossRef A. R. A. Rahman, C.-M. Lo, and S. Bhansali, IEEE Trans. Biomed. Eng. 56, 485 (2009).CrossRef
34.
Zurück zum Zitat C. R. Keese, J. Wegener, S. R. Walker, and I. Giaever, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 101, 1554 (2004).ADSCrossRef C. R. Keese, J. Wegener, S. R. Walker, and I. Giaever, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 101, 1554 (2004).ADSCrossRef
35.
36.
Zurück zum Zitat D. D. Stupin, S. V. Koniakhin, N. A. Verlov, and M. V. Dubina, Phys. Rev. Appl. 7, 054024 (2017).ADSCrossRef D. D. Stupin, S. V. Koniakhin, N. A. Verlov, and M. V. Dubina, Phys. Rev. Appl. 7, 054024 (2017).ADSCrossRef
37.
Zurück zum Zitat H. J. Kenneth and A. S. James, J. Histochem. Cytochem. 33, 77 (1985).CrossRef H. J. Kenneth and A. S. James, J. Histochem. Cytochem. 33, 77 (1985).CrossRef
Metadaten
Titel
The Single Cells and Cell Populations Viability Estimation in vitro by the Time-Domain Impedance Spectroscopy
verfasst von
D. D. Stupin
Publikationsdatum
01.09.2018
Verlag
Pleiades Publishing
Erschienen in
Technical Physics / Ausgabe 9/2018
Print ISSN: 1063-7842
Elektronische ISSN: 1090-6525
DOI
https://doi.org/10.1134/S1063784218090219

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