Pengayaan akustik menemukan 63 klaster sel berisi CTC pada 9 dari 12 pria dengan kanker prostat metastatik, sementara sistem pembanding CellSearch tidak mendeteksi satu klaster pun dalam darah pasien yang sama (Magnusson dkk., Analytical Chemistry 2024). Perangkat berbasis suara yang sama menyingkirkan lebih dari 99,999% sel darah sebelum mengisolasi eksosom dengan kemurnian 98,4% (Wu dkk., PNAS 2017), dan metode penjebakan akustik 2024 melaporkan rendemen vesikel ekstraseluler 93% dalam 1 menit, dibandingkan 50% dalam 480 menit untuk ultrasentrifugasi (Rufo dkk., Microsystems and Nanoengineering 2024). Kecepatan masih menjadi pertanyaan terbuka: pemilah akustik tercepat yang dilaporkan di sini berjalan pada beberapa ribu peristiwa per detik, di bawah FACS komersial (lihat bagian 7). Kami menghimpun data dari Nature Methods, PNAS, Analytical Chemistry, Lab on a Chip, Science Advances, Scientific Reports, Cytotherapy, Clinical Chemistry and Laboratory Medicine, dan artikel ulasan yang terindeks di Europe PMC, dengan fokus yang lebih sempit pada pemilahan sel dalam mikrokanal beraliran dibandingkan rangkuman kami tentang levitasi akustik dan manipulasi partikel ultrasonik.
Catatan tentang istilah yang dipakai sepanjang artikel: “pinset akustik” adalah perangkat yang menggunakan gelombang suara untuk mendorong, menjebak, atau memilah sel dan partikel tanpa menyentuhnya. “Kemurnian” adalah bagian dari keluaran yang terkumpul yang merupakan jenis sel target; “perolehan kembali” (atau rendemen) adalah bagian dari sel target pada masukan yang berakhir di keluaran. Perangkat yang baik membutuhkan keduanya.
TL;DR
- Pemilahan tetesan akustik yang diaktifkan absorbansi mencapai 1 kHz (1.000 tetesan per detik) dengan perolehan kembali 98,5% dan kemurnian 99,9% (Richter dkk., Lab on a Chip 2022).
- Chip gelombang akustik permukaan bersudut miring memproses sampel sel tumor yang bersirkulasi pada 7,5 mL/h, naik dari sekitar 1,2 mL/h pada penelitian sebelumnya (Wu dkk., Small 2018).
- Pencucian akustik memulihkan 99% sel darah merah sambil menyingkirkan 99% atau lebih albumin dengan pencucian putaran dua tahap (Sugier dkk., Cytotherapy 2023).
- Pemisahan plasma secara akustoforesis menyisakan kurang dari 0,01% sel di dalam plasma, dengan selisih analit terhadap plasma yang disentrifugasi sebesar 0,84% sampai 10,50% (Nath dkk., Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 2025).
- Viabilitas sel HeLa adalah 90,4% dengan medan akustik menyala dibandingkan 91,5% saat dimatikan (Li dkk., PNAS 2015).
- Pengayaan akustik menemukan 63 klaster berisi CTC pada 9 dari 12 pasien kanker prostat; CellSearch tidak menemukan satu pun (Magnusson dkk., Analytical Chemistry 2024).
- Chip akustik terintegrasi menyingkirkan lebih dari 99,999% sel darah dan mengisolasi eksosom dengan kemurnian 98,4% dan perolehan kembali 82,4% (Wu dkk., PNAS 2017).
- Susunan gelembung mikro yang berosilasi mengisolasi eksosom dengan kemurnian 93% dari darah utuh tikus tanpa pengenceran dalam sekitar 3 menit, dibandingkan sekitar 16 jam untuk metode konvensional (Li dkk., Science Advances 2025).
- Pinset akustik menggunakan 0,01 sampai 10 W/cm2, dibandingkan 1.000.000 sampai 10.000.000 W/cm2 untuk pinset optik (Ozcelik dkk., Nature Methods 2018).
- Pemilah akustik berbasis citra mencapai hingga 400 sel per detik dengan kemurnian lebih dari 92% dan viabilitas lebih dari 90% (Nawaz dkk., Lab on a Chip 2023).
- Pemilahan FACS menaikkan rasio glutation teroksidasi terhadap tereduksi hampir 7 kali lipat pada sel yang dipilah (Llufrio dkk., Redox Biology 2018).
1. Laju Proses: Gelombang Curah, Gelombang Permukaan, dan Kesenjangan Laju Aliran
Bidang akustofluidik terbagi menjadi dua keluarga perangkat, dan pembagian itu pertama kali terlihat pada laju proses. Perangkat gelombang akustik curah (BAW) menggetarkan seluruh kanal untuk membentuk gelombang berdiri melintasinya; perangkat gelombang akustik permukaan (SAW) mengirim gelombang di sepanjang permukaan chip piezoelektrik, yang memberi kendali lebih halus pada volume yang lebih kecil. Perangkat BAW mencapai sekitar 10 mL/min, sedangkan perangkat SAW menangani kurang dari 1 mL/min (Ozcelik dkk., Nature Methods 2018). Sebagian besar hasil presisi dalam rangkuman ini berasal dari chip SAW; sebagian besar hasil volume berasal dari BAW.
Tolok ukur praktisnya adalah satu tabung darah. Chip SAW berdiri bersudut miring memproses 7,5 mL darah pasien pada 7,5 mL/h, yang kira-kira satu jam per tabung standar (7,5 mL / 7,5 mL/h = 1 jam), dan para penulis menggambarkannya sebagai peningkatan hingga tujuh kali lipat dibandingkan sekitar 1,2 mL/h pada rancangan sebelumnya (Wu dkk., Small 2018). Pemrosesan darah klinis menetapkan standar yang jauh lebih tinggi: aferesis membutuhkan 30 sampai 80 mL/min (Hossein dan Angeli, Biophysical Reviews 2023), atau 1.800 sampai 4.800 mL/h, yaitu 240 sampai 640 kali chip 7,5 mL/h tersebut.
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Laju proses tipikal, perangkat gelombang akustik curah (BAW) dibandingkan perangkat gelombang akustik permukaan (SAW) | Sekitar 10 mL/min dibandingkan kurang dari 1 mL/min | Ozcelik dkk., Nature Methods 2018 |
| Rentang laju aliran pencuci sel akustik AcouWash 2 (aliran tidak stabil pada 900 µL/min) | 100 sampai 900 µL/min | Adler dkk., Scientific Reports 2025 |
| Laju proses pemisahan sel tumor, chip SAW bersudut miring, rancangan 2018 dibandingkan rancangan sebelumnya | 7,5 mL/h dibandingkan sekitar 1,2 mL/h | Wu dkk., Small 2018 |
| Pencucian sel secara akustik, laju aliran masukan | 45 mL/h | Sugier dkk., Cytotherapy 2023 |
| Pemisahan sel neuroblastoma dari produk sel punca, laju proses sel | 100.000 sel/min | Olm dkk., Scientific Reports 2019 |
| Laju aliran yang dibutuhkan untuk aferesis klinis (pengumpulan komponen darah) | 30 sampai 80 mL/min | Hossein dan Angeli, Biophysical Reviews 2023 (mengutip Zhou dan Papautsky 2020) |
Catatan konteks: beberapa tolok ukur laju proses di bagian ini berasal dari sebelum 2023; angka SAW bersudut miring 2018 adalah data terbaru yang tersedia untuk kelas perangkat tersebut. Ulasan bidang ini tahun 2025 di Analytical Chemistry (Godary dkk.) mengutip satu perangkat akustofluidik yang beroperasi pada 3 sampai 520 µL/min (Mendis dkk.), masih jauh di bawah kebutuhan aferesis.
2. Kemurnian dan Perolehan Kembali Pemisahan: Komponen Darah dan Pencucian Sel
Pemisahan akustik bekerja karena sel berbeda dalam ukuran, massa jenis, dan kompresibilitas, dan gaya radiasi akustik mendorongnya menuju atau menjauh dari simpul tekanan sesuai sifat tersebut. Rekam jejak jangka panjang pada komponen darah tergolong kuat: pemisahan akustik trombosit dari sel darah merah mencapai perolehan kembali trombosit 99% (Petersson 2007, dikutip dalam Wu dkk., Microsystems and Nanoengineering 2019). Angka-angka yang lebih baru menyangkut apakah presisi itu bertahan dalam alur manufaktur dan klinis yang nyata.
Dua studi terbaru menunjukkan bahwa presisi itu bertahan, dengan beberapa imbal balik. Sistem pencucian sel untuk produksi terapi sel menyingkirkan hingga 90% albumin dalam sekali lintasan sambil memulihkan 99% sel darah merah, dan putaran dua tahap mendorong penyingkiran albumin menjadi 99% atau lebih dengan perolehan kembali 99%; sel stroma turunan jaringan adiposa yang dicuci hanya menunjukkan dua gen dengan ekspresi berbeda (Sugier dkk., Cytotherapy 2023). Pemisah plasma sejalur yang bertujuan mengurangi kehilangan darah pada bayi prematur menyisakan kurang dari 0,01% sel di dalam plasma, tetapi masih menyisakan lebih banyak sel dibandingkan sentrifugasi (median 642 dibandingkan 205 per µL) (Nath dkk., Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 2025).
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Efisiensi pemisahan sel mononuklear darah tepi (limfosit dan monosit), hingga 20 µL/min | 85% | Ulasan Godary dkk., Analytical Chemistry 2025 (mengutip Alsved dkk.) |
| Pengayaan limfosit dan monosit dari darah utuh (peningkatan kali lipat) dan perolehan kembali | 2.800 kali lipat; 88% | Ulasan Wu dkk., Microsystems and Nanoengineering 2019 (mengutip Urbansky dkk.) |
| Penyingkiran albumin dengan perolehan kembali sel darah merah, pencucian akustik satu lintasan | Penyingkiran hingga 90%; perolehan kembali 99% | Sugier dkk., Cytotherapy 2023 |
| Penyingkiran albumin dengan perolehan kembali sel, pencucian putaran dua tahap | Penyingkiran 99% atau lebih; perolehan kembali 99% | Sugier dkk., Cytotherapy 2023 |
| Gen dengan ekspresi berbeda pada sel stroma setelah pencucian putaran dibandingkan masukan | 2 gen (HES4 dan MIR-3648-1) | Sugier dkk., Cytotherapy 2023 |
| Sel yang tersisa di plasma setelah pemisahan akustoforesis | Kurang dari 0,01% | Nath dkk., Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 2025 |
| Median trombosit per µL di plasma, akustoforesis dibandingkan sentrifugasi | 20.477 dibandingkan 1.537 | Nath dkk., Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 2025 |
| Selisih hasil kimia klinis, plasma akustoforesis dibandingkan plasma sentrifugasi (12 uji) | 0,84% (natrium, CI 95% 0,48-1,19) sampai 10,50% (AST, CI 95% 5,02-15,99) | Nath dkk., Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 2025 |
Catatan nilai ekstrem: studi Nath juga menemukan hemoglobin bebas sel yang lebih rendah di plasma hasil pemisahan akustik (rentang 0,0-0,2 g/L) dibandingkan plasma hasil sentrifugasi (0,1-0,3 g/L), sejalan dengan berkurangnya pecahnya sel darah merah (hemolisis), sedangkan terbawanya trombosit menjadi titik lemah yang jelas.
3. Viabilitas Sel Setelah Paparan Akustik
Viabilitas adalah bidang tempat metode akustik paling kuat argumennya. Di berbagai rancangan pemilah, frekuensi, dan jenis sel, viabilitas setelah pemilahan dalam makalah yang ditinjau di sini berkisar antara sekitar 90% dan 99%, dan perbandingan terkendali tidak menunjukkan kehilangan berarti dibandingkan sel yang tidak terpapar. Dalam studi pemisahan sel tumor, viabilitas adalah 90,4 ± 4,7% dengan medan akustik menyala dan 91,5 ± 7,6% saat dimatikan (Li dkk., PNAS 2015).
Pengujian yang lebih cermat melihat lebih jauh dari sekadar kelangsungan hidup. Studi 2013 mengalirkan mikroglia melalui medan 1,94 MHz hingga 20 Vpp (volt puncak-ke-puncak, ukuran tegangan penggerak) dan tidak menemukan perubahan berarti pada kematian sel, apoptosis, fungsi mitokondria, atau respons inflamasi; sel berada sekitar 1 detik di dalam medan akustik (Burguillos dkk., PLoS One 2013). Sel darah merah yang ditahan dalam perangkat akustik hingga 30 menit tidak menunjukkan perubahan viabilitas (Ozcelik dkk., Nature Methods 2018). Data terbaru yang tersedia untuk penelitian biokompatibilitas dasar: Burguillos dkk., 2013.
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Viabilitas sel HeLa, medan akustik menyala dibandingkan mati | 90,4 ± 4,7% dibandingkan 91,5 ± 7,6% | Li dkk., PNAS 2015 |
| Kematian sel mikroglia, kontrol tanpa perlakuan dibandingkan pemrosesan akustik 20 Vpp | 9,7 ± 5,7% dibandingkan 11,6 ± 6,9% (tidak ada perbedaan bermakna) | Burguillos dkk., PLoS One 2013 |
| Viabilitas setelah pemilahan, pemilah akustofluidik berbasis fluoresensi (sel HeLa) | 99,18% | Nawaz dkk., Analytical Chemistry 2015 |
| Viabilitas ternormalisasi, pemilah fluoresensi akustik gelombang berdiri, relatif terhadap sel yang tidak dipilah | 94,9 ± 2,0% | Ren dkk., Small 2018 |
| Viabilitas setelah pemilahan, pemilah tetesan akustik dengan transduser terfokus | 93,5% | Zhong dkk., Small 2021 |
| Sel mati setelah pemisahan sel tumor akustik dua tahap dibandingkan kontrol yang diinkubasi di es | 3,2% dibandingkan 8,2% | Undvall Anand dkk., Analytical Chemistry 2021 |
| Sel nekrotik setelah pencucian akustik dibandingkan pencucian sentrifus (sel limfoblas T murin berlabel radioaktif) | 7% ± 2% dibandingkan 12% ± 3% (P = 0,0093) | Adler dkk., Scientific Reports 2025 |
| Proliferasi sel T pada hari ke-6, dipilah secara akustik dibandingkan tidak dipilah | 89,8 ± 5,0% dibandingkan 86,7 ± 4,3% (tidak ada perbedaan bermakna) | Olm dkk., Scientific Reports 2019 |
Catatan konteks: kelembutan tidak gratis. Studi 2025 yang sama menemukan rata-rata perolehan kembali sel 22% ± 10% dengan pencuci akustik dibandingkan 55% ± 2% dengan sentrifus (P = 0,06, n = 5), sehingga metode yang ramah sel kehilangan lebih banyak sel (Adler dkk., Scientific Reports 2025).
4. Isolasi Sel Tumor yang Bersirkulasi (CTC) dari Darah
Sel tumor yang bersirkulasi adalah sel kanker yang terlepas ke aliran darah, dan jumlahnya langka: biasanya dalam rentang 1 sampai 100 sel per mL darah, tersembunyi di antara jutaan sel darah putih (Li dkk., PNAS 2015). Pemisahan akustik bersifat tanpa label, artinya tidak bergantung pada antibodi yang mengikat penanda permukaan, sehingga pada prinsipnya dapat menangkap sel tumor yang terlewat oleh uji berbasis penanda. Studi pasien 2024 adalah bukti terkuat untuk hal itu dalam rangkuman ini: pengayaan akustik menemukan 63 klaster sel berisi CTC pada 9 dari 12 pasien kanker prostat metastatik, dan mendeteksi lebih banyak CTC daripada CellSearch pada seluruh 10 pasien yang diuji dengan kedua metode (Magnusson dkk., Analytical Chemistry 2024).
Keterbatasannya juga terlihat. Diameter CTC pasien berkisar dari 7 sampai 28 µm, sehingga sel tumor terkecil tumpang tindih dengan sel darah putih dan dapat hilang, dan kohortnya hanya 12 pasien. Kemurnian tetap menjadi bagian tersulit: metode BAW dua tahap mencapai penyusutan sel darah putih 459 ± 188 kali lipat tetapi hanya memulihkan 42% sel kanker yang hidup (Undvall Anand dkk., Analytical Chemistry 2021). Informasi tentang metode biopsi cair di sini bersifat teknis, bukan panduan klinis.
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Perolehan kembali sel kanker yang ditambahkan, SAW bersudut miring (penyingkiran sel darah putih sekitar 90%) | Lebih dari 83% (83% sampai 96%) | Li dkk., PNAS 2015 |
| CTC yang ditemukan dalam darah pasien kanker payudara metastatik, dua pasien pertama (masing-masing 2 mL) | 59 dan 8 | Li dkk., PNAS 2015 |
| Perolehan kembali sel kanker yang ditambahkan pada 7,5 mL/h | Lebih dari 86% | Wu dkk., Small 2018 |
| Jumlah CTC pada 5 pasien kanker prostat resisten kastrasi | 0,93 sampai 400 per mL | Wu dkk., Small 2018 |
| Perolehan kembali dan kemurnian, akustoforesis sel kanker prostat yang ditambahkan pada 70 µL/min | Perolehan kembali 72,5-93,9%; kemurnian 79,6-99,7% | Ulasan Wu dkk., Microsystems and Nanoengineering 2019 (mengutip Augustsson 2012) |
| Pasien dengan jumlah CTC di atas ambang kontrol sehat (13,8 sel per 6 mL) | 7 dari 12 | Magnusson dkk., Analytical Chemistry 2024 |
| Klaster berisi CTC yang terdeteksi, pengayaan akustik dibandingkan CellSearch | 63 klaster pada 9 dari 12 pasien dibandingkan tidak ada | Magnusson dkk., Analytical Chemistry 2024 |
| Penyusutan sel darah putih dan perolehan kembali sel kanker hidup, BAW dua tahap (10.000 sel yang ditambahkan) | 459 ± 188 kali lipat; 42% | Undvall Anand dkk., Analytical Chemistry 2021 |
Catatan nilai ekstrem: median diameter CTC pada kohort prostat 2018 adalah 16,5 µm dibandingkan 11,8 ± 0,54 µm untuk sel darah putih (Wu dkk., Small 2018), dan studi pasien 2024 di atas melaporkan median 17,0 µm. Pemilahan akustik berbasis ukuran bergantung pada selisih tersebut.
5. Pemisahan Eksosom dan Vesikel Ekstraseluler
Eksosom adalah vesikel berskala nano (kira-kira 30 sampai 150 nm) yang dilepaskan sel dan membawa protein serta RNA; eksosom sulit diisolasi karena ukurannya ribuan kali lebih kecil daripada sel darah. Rujukan konvensional, ultrasentrifugasi, lambat dan boros: Tabel 1 dari ulasan 2023 mencantumkan rendemen 5% sampai 50% dan kemurnian 23% sampai 70% untuknya, dibandingkan rendemen sekitar 82% dan kemurnian 98% untuk akustofluidik (Hossein dan Angeli, Biophysical Reviews 2023). Chip akustik terintegrasi di balik angka itu menyingkirkan lebih dari 99,999% sel darah dan memproses 100 µL darah utuh dalam sekitar 25 menit (Wu dkk., PNAS 2017).
Penelitian 2024-2025 bergeser dari kemurnian ke kecepatan dan ukuran sampel. Satu metode cakram akustik melaporkan waktu dari sampel hingga jawaban 30 menit dari 10 µL darah, dengan rendemen 86% dan peningkatan kemurnian 120 kali lipat (Naquin dkk., Science Advances 2024). Rancangan 2025 yang oleh penulisnya disebut metamaterial (gagasan struktur rekayasa yang sama dengan yang dibahas dalam rangkuman kami tentang metamaterial akustik), dibangun dari 46.750 gelembung mikro yang berosilasi, mengisolasi eksosom dengan kemurnian 93% dari darah tikus tanpa pengenceran dalam sekitar 3 menit pada chip berbiaya kurang dari $1 (Li dkk., Science Advances 2025).
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Tingkat penyingkiran sel darah, chip eksosom akustofluidik terintegrasi | Lebih dari 99,999% | Wu dkk., PNAS 2017 |
| Kemurnian dan perolehan kembali eksosom dari darah utuh (partikel di bawah 140 nm) | Kemurnian 98,4%; perolehan kembali 82,4% | Wu dkk., PNAS 2017 |
| Rendemen dan kemurnian eksosom, ultrasentrifugasi (rentang literatur) | Rendemen 5-50%; kemurnian 23-70% | Hossein dan Angeli, Biophysical Reviews 2023 |
| Rendemen dan kemurnian eksosom, kit presipitasi ExoQuick (rentang literatur) | Rendemen 40-80%; kemurnian 28-87% | Hossein dan Angeli, Biophysical Reviews 2023 |
| Rendemen vesikel ekstraseluler dan waktu proses, penjebakan akustik FLOAT dibandingkan ultrasentrifugasi (urin) | 93% dibandingkan 50%; 1 mnt dibandingkan 480 mnt | Rufo dkk., Microsystems and Nanoengineering 2024 |
| Rendemen eksosom dan peningkatan kemurnian, cakram akustik ASCENDx | Rendemen 86%; peningkatan kemurnian 120 kali lipat | Naquin dkk., Science Advances 2024 |
| Kemurnian eksosom dan waktu proses, susunan gelembung mikro berosilasi dibandingkan metode konvensional | 93% dalam sekitar 3 mnt dibandingkan sekitar 16 jam | Li dkk., Science Advances 2025 |
| Rendemen vesikel, nanofilter SAW berdiri untuk vesikel di bawah 200 nm | Sekitar 90% | Ulasan Lan dkk., Advanced Science 2025 (mengutip Lee dkk. 2015) |
Catatan konteks: hasil diagnostik yang menyertai metode-metode ini berasal dari kumpulan data kecil. ASCENDx melaporkan sensitivitas 95,8% dan spesifisitas 100% untuk membedakan sampel kanker dari sampel sehat, tetapi berdasarkan spektrum dari kumpulan pasien yang kecil (Naquin dkk., Science Advances 2024), dan studi gelembung mikro hanya menggunakan darah tikus.
6. Frekuensi Operasi, Daya, dan Gaya
Pinset akustik menempati sudut fisika yang lembut. Pinset akustik menerapkan daya akustik 0,01 sampai 10 W/cm2, dibandingkan 1.000.000 sampai 10.000.000 W/cm2 untuk pinset optik, pada frekuensi 1 kHz sampai 500 MHz (Ozcelik dkk., Nature Methods 2018). Para penulis membandingkannya dengan ultrasonografi diagnostik pada 2 sampai 18 MHz dan di bawah 1 W/cm2; ultrasonografi terapeutik adalah rezim yang sama sekali berbeda, seperti ditunjukkan statistik ablasi tumor HIFU kami. Gaya yang terlibat sangat kecil: gaya radiasi akustik pada sel darah merah sekitar 2 pN.
Frekuensi menentukan skala kendali. Perangkat SAW yang digunakan dalam biologi sel umumnya beroperasi pada 10 sampai 400 MHz, dengan panjang gelombang berdiri 10 sampai 400 µm yang disesuaikan dengan ukuran sel (He dkk., Science Advances 2025). Angka daya di bawah ini sering diberikan dalam dBm, satuan logaritmik di mana 24 dBm sekitar 251 mW dan 33 dBm sekitar 2 W. Rancangan transduser sama pentingnya dengan frekuensi: pemilah tetesan bertransduser terfokus berjalan di bawah 20 Vpp, sementara pemilah lain disebut membutuhkan lebih dari 200 Vpp (Zhong dkk., Small 2021). Untuk pasar perangkat keras di balik komponen-komponen ini, lihat statistik pasar transduser ultrasonik kami.
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Rentang frekuensi operasi tipikal, perangkat BAW dibandingkan SAW | 100 kHz sampai 10 MHz dibandingkan 1 MHz sampai 1 GHz | Ulasan Wu dkk., Microsystems and Nanoengineering 2019 |
| Daya masukan, pinset akustik dibandingkan pinset optik | 0,01 sampai 10 W/cm2 dibandingkan 1.000.000 sampai 10.000.000 W/cm2 | Ozcelik dkk., Nature Methods 2018 |
| Tegangan penggerak, pemilah tetesan akustik bertransduser terfokus dibandingkan pemilah lain | Di bawah 20 Vpp dibandingkan lebih dari 200 Vpp | Zhong dkk., Small 2021 |
| Rentang frekuensi SAW yang digunakan dalam biologi sel dan panjang gelombang yang sesuai | 10 sampai 400 MHz; 10 sampai 400 µm | He dkk., Science Advances 2025 |
| Pengayaan CTC prostat dengan BAW, medan prafokus dan pemisahan | Sekitar 5 MHz dan sekitar 2 MHz | Magnusson dkk., Analytical Chemistry 2024 |
| Pemisahan CTC dengan SAW bersudut miring, frekuensi dan daya | 19,573 MHz; 37-38 dBm | Li dkk., PNAS 2015 |
| Pemilah SAW rambat terfokus berbasis citra, frekuensi dan daya dibandingkan rancangan SAW berdiri sebelumnya | 135 MHz; sekitar 1,9 W dibandingkan sekitar 3,8 W | Nawaz dkk., Lab on a Chip 2023 |
| Pemilah tetesan yang diaktifkan absorbansi, frekuensi dan daya SAW | 162 MHz; 251 mW (24 dBm) | Richter dkk., Lab on a Chip 2022 |
Catatan konteks: panas adalah kendala yang lazim. Studi Burguillos melaporkan bahwa 25 Vpp melampaui batas suhu 37 C, dan susunan gelembung mikro 2025 hanya melaporkan kenaikan suhu 1,92 C (Li dkk., Science Advances 2025).
7. Pemilah Akustik Dibandingkan FACS dan Metode Lain
Pemilahan sel yang diaktifkan fluoresensi (FACS) adalah instrumen rujukan untuk memilah sel berdasarkan label fluoresen, dan dalam kecepatan mentah instrumen ini masih unggul. FACS komersial melampaui 10.000 partikel per detik, sedangkan sistem FACS akustik penuh pertama memilah 150 partikel per detik (ulasan Wu dkk., Microsystems and Nanoengineering 2019). Rancangan SAW sejak itu telah menutup sebagian besar kesenjangan: pemilah akustik gelombang berdiri mempertahankan kemurnian di atas 90% pada 2.500 peristiwa per detik, yang oleh penulisnya masih digambarkan sekitar satu orde besaran lebih lambat daripada FACS komersial (Ren dkk., Small 2018).
Argumen akustik berkaitan dengan apa yang terjadi pada sel, bukan kecepatan. Pada astrosit yang dipilah dengan FACS (tekanan selubung 45 psi), rasio glutation teroksidasi terhadap tereduksi naik hampir 7 kali lipat, spesies oksigen reaktif naik sekitar 50%, dan rasio ADP/ATP naik lebih dari 4 kali lipat (Llufrio dkk., Redox Biology 2018). Studi itu tidak menguji pemilahan akustik, sehingga ini adalah tolok ukur stres FACS, bukan hasil perbandingan langsung. Rancangan akustik yang lebih baru menambahkan kemampuan yang tidak dimiliki FACS, seperti keputusan berbasis citra (Nawaz dkk., Lab on a Chip 2023) dan pemilahan tetesan pada laju kHz (Richter dkk., Lab on a Chip 2022).
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Laju proses, FACS komersial dibandingkan sistem FACS akustik penuh (BAW) pertama | Lebih dari 10.000 dibandingkan 150 partikel/s | Ulasan Wu dkk., Microsystems and Nanoengineering 2019 |
| Laju proses dan kemurnian, pemilah akustofluidik berbasis fluoresensi (sel HeLa) | Sekitar 1.200 peristiwa/s; 92,3 ± 3,39% | Nawaz dkk., Analytical Chemistry 2015 |
| Laju proses yang membuat kemurnian tetap di atas 90%, pemilah fluoresensi akustik gelombang berdiri | 2.500 peristiwa/s | Ren dkk., Small 2018 |
| Laju pemilahan maksimum teoretis dari waktu defleksi akustik 100 µs | 10.000 peristiwa/s | Ren dkk., Small 2018 |
| Laju dan kemurnian pemilahan akustik berbasis citra | Hingga 400 sel/s; lebih dari 92% | Nawaz dkk., Lab on a Chip 2023 |
| Laju proses dan kemurnian pemilah tetesan akustik (tetesan berisi sel, 14,8% sebelum pemilahan) | Lebih dari 1.000 peristiwa/s; hingga 99,2% | Zhong dkk., Small 2021 |
| Laju pemilahan tetesan akustik yang diaktifkan absorbansi, perolehan kembali, dan kemurnian | 1 kHz; perolehan kembali 98,5%; kemurnian 99,9% | Richter dkk., Lab on a Chip 2022 |
| Rasio glutation teroksidasi terhadap tereduksi pada sel yang dipilah FACS dibandingkan sel yang diproses cepat | Hampir 7 kali lipat lebih tinggi | Llufrio dkk., Redox Biology 2018 |
Catatan konteks: perbandingan kecepatan mencampurkan pemilahan berbasis label dan tanpa label, serta manik-manik dan sel. Pemilah gelombang berdiri 2018 di atas adalah data terbaru yang tersedia untuk pernyataan langsung laju proses akustik dibandingkan FACS. Ulasan Analytical Chemistry 2025 (Godary dkk.) melaporkan pemilah tetesan pada 1.000 tetesan/s dan pemilahan klaster sel beta turunan sel punca hingga 0,2 klaster/s, yang menunjukkan betapa laju proses bervariasi menurut objek yang dipilah.
Ringkasan: Pinset Akustik dan Pemilahan Sel Akustofluidik dalam Angka
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Klaster berisi CTC, pengayaan akustik dibandingkan CellSearch (12 pasien kanker prostat) | 63 pada 9 dari 12 pasien dibandingkan tidak ada | Magnusson dkk., Analytical Chemistry 2024 |
| Penyusutan sel darah putih dan perolehan kembali sel kanker hidup, pemisahan BAW dua tahap | 459 ± 188 kali lipat; 42% | Undvall Anand dkk., Analytical Chemistry 2021 |
| Laju dan kemurnian pemilahan tetesan akustik yang diaktifkan absorbansi | 1 kHz; 99,9% | Richter dkk., Lab on a Chip 2022 |
| Laju proses pemisahan sel tumor, chip SAW bersudut miring | 7,5 mL/h | Wu dkk., Small 2018 |
| Laju aliran yang dibutuhkan untuk aferesis klinis | 30 sampai 80 mL/min | Hossein dan Angeli, Biophysical Reviews 2023 |
| Penyingkiran albumin dengan perolehan kembali sel, pencucian akustik dua tahap | 99% atau lebih; 99% | Sugier dkk., Cytotherapy 2023 |
| Sel yang tersisa di plasma setelah pemisahan akustoforesis | Kurang dari 0,01% | Nath dkk., Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 2025 |
| Viabilitas sel HeLa, medan akustik menyala dibandingkan mati | 90,4% dibandingkan 91,5% | Li dkk., PNAS 2015 |
| Viabilitas setelah pemilahan, pemilah fluoresensi akustofluidik | 99,18% | Nawaz dkk., Analytical Chemistry 2015 |
| Sel nekrotik, pencucian akustik dibandingkan pencucian sentrifus | 7% dibandingkan 12% | Adler dkk., Scientific Reports 2025 |
| Perolehan kembali sel, pencucian akustik dibandingkan pencucian sentrifus | 22% dibandingkan 55% | Adler dkk., Scientific Reports 2025 |
| Penyingkiran sel darah sebelum isolasi eksosom | Lebih dari 99,999% | Wu dkk., PNAS 2017 |
| Kemurnian dan perolehan kembali eksosom, chip akustofluidik | 98,4%; 82,4% | Wu dkk., PNAS 2017 |
| Rendemen eksosom, ultrasentrifugasi (rentang literatur) | 5% sampai 50% | Hossein dan Angeli, Biophysical Reviews 2023 |
| Rendemen vesikel ekstraseluler dan waktu, FLOAT dibandingkan ultrasentrifugasi | 93% dalam 1 mnt dibandingkan 50% dalam 480 mnt | Rufo dkk., Microsystems and Nanoengineering 2024 |
| Kemurnian eksosom dan waktu, susunan gelembung mikro berosilasi | 93% dalam sekitar 3 mnt | Li dkk., Science Advances 2025 |
| Daya masukan pinset akustik dibandingkan pinset optik | 0,01-10 dibandingkan 1.000.000-10.000.000 W/cm2 | Ozcelik dkk., Nature Methods 2018 |
| Laju proses pemilah akustik dengan kemurnian di atas 90% | 2.500 peristiwa/s | Ren dkk., Small 2018 |
| Laju pemilahan akustik berbasis citra | Hingga 400 sel/s | Nawaz dkk., Lab on a Chip 2023 |
| Rasio glutation teroksidasi terhadap tereduksi, sel yang dipilah FACS dibandingkan sel yang diproses cepat | Hampir 7 kali lipat lebih tinggi | Llufrio dkk., Redox Biology 2018 |
Metodologi dan Sumber
Kami menelusuri Europe PMC dan web terbuka untuk studi dan ulasan pemisahan akustofluidik yang telah ditelaah sejawat, memprioritaskan teks lengkap akses terbuka yang dapat kami baca seluruhnya, dan, untuk angka yang diambil dari ulasan, menyebutkan studi asli yang dikutip ulasan tersebut. Setiap nilai di atas dibaca dalam makalah atau ulasan yang dikutip selama riset untuk pembaruan ini; dua sumber (Sugier 2023, Nath 2025) hanya dibaca pada tingkat abstrak.
- Magnusson et al., Acoustic Enrichment of Heterogeneous Circulating Tumor Cells and Clusters from Metastatic Prostate Cancer Patients, Analytical Chemistry 2024
- Ozcelik et al., Acoustic tweezers for the life sciences, Nature Methods 2018
- Wu et al., Acoustofluidic separation of cells and particles, Microsystems and Nanoengineering 2019
- Hossein and Angeli, A review of acoustofluidic separation of bioparticles, Biophysical Reviews 2023
- Godary et al., Acoustofluidics: Technology Advances and Applications from 2022 to 2024, Analytical Chemistry 2025
- Lan et al., Microfluidic Nanoparticle Separation for Precision Medicine, Advanced Science 2025
- He et al., Acoustic technologies for the orchestration of cellular functions for therapeutic applications, Science Advances 2025
- Li et al., Acoustic separation of circulating tumor cells, PNAS 2015
- Wu et al., Circulating Tumor Cell Phenotyping via High-Throughput Acoustic Separation, Small 2018
- Undvall Anand et al., Two-Step Acoustophoresis Separation of Live Tumor Cells from Whole Blood, Analytical Chemistry 2021
- Wu et al., Isolation of exosomes from whole blood by integrating acoustics and microfluidics, PNAS 2017
- Naquin et al., Acoustic separation and concentration of exosomes for nucleotide detection: ASCENDx, Science Advances 2024
- Rufo et al., High-yield and rapid isolation of extracellular vesicles by flocculation via orbital acoustic trapping: FLOAT, Microsystems and Nanoengineering 2024
- Li et al., Oscillating microbubble array-based metamaterials for rapid isolation of high-purity exosomes, Science Advances 2025
- Burguillos et al., Microchannel acoustophoresis does not impact survival or function of microglia, leukocytes or tumor cells, PLoS One 2013
- Adler et al., Centrifuge-free cell radiolabeling using acoustophoresis, Scientific Reports 2025
- Olm et al., Label-free neuroblastoma cell separation from hematopoietic progenitor cell products using acoustophoresis, Scientific Reports 2019
- Sugier et al., Feasibility of an acoustophoresis-based system for a high-throughput cell washing, Cytotherapy 2023 (abstrak)
- Nath et al., Acoustophoresis-based blood sampling and plasma separation for potentially minimizing sampling-related blood loss, Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 2025 (abstrak)
- Nawaz et al., Acoustofluidic Fluorescence Activated Cell Sorter, Analytical Chemistry 2015
- Ren et al., Standing Surface Acoustic Wave (SSAW)-Based Fluorescence-Activated Cell Sorter, Small 2018
- Nawaz et al., Image-based cell sorting using focused travelling surface acoustic waves, Lab on a Chip 2023
- Richter et al., Acoustic sorting of microfluidic droplets at kHz rates using optical absorbance, Lab on a Chip 2022
- Zhong et al., Acoustofluidic Droplet Sorter Based on Single Phase Focused Transducers, Small 2021
- Llufrio et al., Sorting cells alters their redox state and cellular metabolome, Redox Biology 2018
- Catatan data: ini adalah bidang riset, bukan pasar, sehingga tidak ada angka adopsi atau ukuran pasar tingkat industri di sini, dan kami tidak memasukkannya. Banyak tolok ukur penting (Li 2015, Wu 2017, Ozcelik 2018, Ren 2018) berusia lebih dari tiga tahun dan tetap menjadi data terbaru yang tersedia untuk metrik spesifiknya. Angka yang dikutip dari ulasan 2019 dan 2023 berasal dari studi yang dikutip ulasan tersebut; bila ulasan tidak mencantumkan tahun asli, kami hanya menyebut penulis aslinya. Hasil perangkat sebagian besar berasal dari lini sel yang ditambahkan ke sampel dan kumpulan pasien kecil (12 pasien pada Magnusson 2024, 5 pada Wu 2018), sehingga bukan angka kinerja klinis. Kemurnian dan perolehan kembali yang dilaporkan sangat bergantung pada rasio penambahan, laju aliran, dan daya, yang membuat perbandingan antarstudi bersifat perkiraan. Makalah Analyst 2026 tentang chip SAW rambat terfokus untuk pemilahan sel darah merah dan putih (Deng dkk., volume 151) tidak dapat diakses dalam teks lengkap dan dikecualikan. Makalah FLOAT menyebut 20 mL dalam abstraknya tetapi 100 mL dalam pendahuluannya sebagai volume dasar ultrasentrifugasi, dan hasil 1.000 sel dalam Undvall Anand 2021 melaporkan penyusutan 247 kali lipat dalam abstrak tetapi 282 kali lipat dalam hasil; kami tidak memakai kedua angka yang dipersengketakan itu sebagai angka utama.
- Terakhir diperbarui: 25 Oktober 2026. Kami memperbarui rangkuman ini setiap kuartal, dan pembaruan berikutnya diperkirakan terjadi ketika ulasan akustofluidik Analytical Chemistry berikutnya dan studi CTC serta eksosom Lab on a Chip 2026 yang baru terindeks di Europe PMC.