文献综述（或调研报告）：
细胞研究
细胞研究已经成为一个独特的新领域，并被认为是生命的基本组成部分之一。此外，这些细胞具有独特的生物物理和生化特性来维持和感知周围的生理环境，以完成其特定的功能[1]。细胞的生物物理性质分析，如细胞的电、机械、光学和热特性，为诊断、临床科学和制药工业提供了重要的知识。细胞的生物物理特性为人体提供了疾病或异常状态的早期信号，使其成为鉴别癌症、细菌、毒素检测和组织状态的潜在标志物。此外，在过去的几十年里，研究人员发明和发展了快速生长技术(如传统的膜片钳、双纳米探针- ESEM(环境扫描电子显微镜)和微流体)来研究细胞的生物物理特性。这些技术不断改进，为生物学和临床研究做出了重大贡献[2]。
在过去的20年里，单细胞分析(SCA)已经成为工程师和科学家开发能够进行单细胞测量的实验工具和技术的一个趋势和主要课题。此外，深入分析和更全面地描述细胞分化和癌症的活动只能通过单细胞分析[3]来完成。在传统的细胞分析方法中，基于群体的研究被用于细胞的代谢、运动、细胞生长和增殖等过程。群体方法利用细胞特性的平均值来测量和预测细胞的生物物理和生化参数。然而，这种方法存在测量不准确的问题，并且由于细胞的异质性(例如，特定的基因表达水平)[4]常常忽略了细胞中可用的基本信息。因此，单细胞研究一直被强调为生物学家和科学家研究单个细胞的分子机制提供参考。单细胞分析对我们理解一些基本问题也很重要，比如是什么使单细胞在生物物理、生物化学和功能上不同。
细胞的电特性为理解细胞复杂的生理状态提供了一些重要的信息。发生异常或被细菌感染的细胞可能改变了离子通道活性、细胞质传导性和抗性以及可变形性。例如，受恶性疟原虫感染的红细胞(RBCs)可引起人类疟疾，它通过产生与细胞粘附相关的新抗原来降低红细胞的变形能力，从而增加细胞膜的硬度和内部黏度[5]。每个经历变形过程的红细胞都有不同的电阻，正常红细胞和硬化红细胞的平均电阻分别为14.2和19.6[5]。由于细胞的电学特性在细胞分析中具有计数、分离、捕获和表征等优点，因此开发适合于细胞电学分析的器件在预测精度、便携性和用户友好性等方面具有重要意义。
细胞异质性是任何细胞群体的基本特征[6]。随着单细胞分析方法的出现，研究人员在细胞生物学、系统生物学和临床生物学中对单细胞过程的机制和动力学有了新的认识[7]。最常用的两种单细胞分析方法是流式细胞仪和显微镜。流式细胞术提供高通量的细胞信息读出基于荧光标记的悬浮细胞。然而，取样群体的细胞在通过仪器的检测器时在规定的时间点被测量，因此，只能提取瞬时的细胞信息。长时间追踪单个细胞是很困难的，因为时间分辨率很高。相比之下，延时显微镜是一种获取动态细胞行为信息和细胞内成分详细信息的强大方法。结果数据可以分配给被监视的单个单元。流式细胞术和显微镜成像需要荧光标记的细胞或细胞间隔[8]。标记过程，无论是直接应用荧光染色，或通过将基因编码的荧光团转染到细胞基因组，可能会干扰细胞功能。
微流控技术
微制造技术的进步，如软光刻，为以低成本和快速的制造微米尺度的结构创造了新的机会。微流体系统是在微尺度流体通道中操纵亚毫米尺度流体的一门科学和技术。微流控被认为是微全分析系统(TASs)或芯片上实验室(LoC)技术[9]，由于其改善诊断和生物学研究的潜力而受到关注。微流控系统在现代临床诊断和生物学研究(如DNA分析和细胞分析)中具有广泛的应用潜力，因为它们具有可再生产性、低功耗、更少的样品和试剂消耗、经济性、易修改性和可与其他技术集成等优点。近年来发展了多种用于单细胞电学性质分析的微流控系统，如电动力学、阻抗流式细胞仪和阻抗谱分析等。
电阻抗谱技术
电阻抗谱(EIS)是一种通过测量细胞在频域内的介电特性来表征和区分不同类型细胞的技术。该技术主要分析了在捕获结构中，当一个单细胞被困住时，在捕获区域施加交流电时的电流响应。捕获系统是EIS器件的重要组成部分。因此，捕获系统的开发是非常关键的，已经开发出了各种捕获系统，如水动力捕获、负压捕获和DEP捕获。2006年首次发表了关于微阻抗谱(EIS)的发展[10]。他们开发了微流体装置，利用负压将单个细胞捕获到分析腔中。然而，由于组成细胞捕集区和周围环境的氮化硅膜的厚度不同，该装置在利用显微镜监测细胞捕获过程方面存在不足。同一组，[11]开发了一个水平单元陷阱阵列的EIS设备，以克服先前设备的限制。采用负压法捕获单个细胞，并进行阻抗测量，获得转移性头颈癌(HNC)细胞系的电阻抗谱。该装置还可以减少由于细胞与电极直接接触所形成的细胞位置所引起的漏电流。
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