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【6h】

用于微流控芯片細胞分析的流體控制系統(tǒng)研究

 

目錄

聲明

摘要

第1章 緒論

1.1 微流體控制技術

1.1.1 微流體控制技術概述

1.1.2 微流控芯片細胞分析常用的微流體控制技術

1.2 用于微流控細胞灌注培養(yǎng)的微流體驅(qū)動技術

1.2.1 細胞灌注培養(yǎng)常用流體驅(qū)動技術

1.2.2 微流控細胞灌注培養(yǎng)滲透驅(qū)動技術

1.3 微流控芯片濃度梯度形成方法及其在細胞分析中的應用

1.3.1 微流控芯片細胞分析濃度梯度技術

1.3.2 靜態(tài)濃度梯度形成方法

1.3.3 動態(tài)濃度梯度形成方法

1.4 微流控液滴技術及其在細胞分析中的應用

1.4.1 微流控液滴技術

1.4.2 細胞的液滴包裹方法

1.4.3 特定內(nèi)容物液滴的形成方法

1.5 本文的工作目的和設計思想

第2章 基于滲透微泵的微流控芯片細胞培養(yǎng)研究

2.1 引言

2.2 實驗部分

2.2.1 實驗材料和試劑

2.2.2 儀器

2.2.3 滲透作用微泵的制作

2.2.4 細胞培養(yǎng)芯片的制作

2.2.5 微泵的性能測試

2.2.6 微流控芯片細胞灌注培養(yǎng)的操作過程

2.2.7 微流控芯片大腸癌細胞的免疫熒光染色實驗過程

2.3 結果和討論

2.3.1 集成化滲透微泵的設計思想

2.3.2 影響微泵性能的主要因素

2.3.3 影響微流控芯片細胞灌注培養(yǎng)的主要因素

2.3.4 微流控芯片原位細胞免疫熒光染色

2.4 小結

第3章 大規(guī)模集成化濃度梯度形成芯片的研制及其在細胞凋亡中的應用

3.1 引言

3.2 實驗部分

3.2.1 實驗材料和試劑

3.2.2 儀器

3.2.3 濃度梯度芯片的制作

3.2.4 微流控濃度梯度的形成過程

3.2.5 微流控芯片細胞培養(yǎng)

3.2.6 濃度梯度誘導細胞凋亡

3.3 結果和討論

3.3.1 濃度梯度芯片的設計

3.3.2 濃度梯度芯片的性能

3.3.3 濃度梯度芯片藥物誘導細胞凋亡

3.4 小結

第4章 濃度梯度液滴陣列的形成及其在編碼微粒制備中的應用

4.1 引言

4.2 實驗部分

4.2.1 試劑和材料

4.2.2 儀器

4.2.3 濃度梯度液滴芯片的制作

4.2.4 濃度梯度液滴的形成

4.2.5 金銀合金納米粒子的制備

4.3 結果和討論

4.3.1 濃度梯度液滴芯片的設計

4.3.2 濃度梯度液滴芯片的性能

4.3.3 濃度梯度液滴合成多色金銀合金納米粒子

4.4 小結

參考文獻

致謝

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摘要

隨著科學技術的發(fā)展,傳統(tǒng)的細胞分析技術已無法滿足現(xiàn)代細胞分析的需要,發(fā)展新的細胞分析方法是化學分析和生物分析工作者面臨的重要課題。微流控技術的出現(xiàn),打破了傳統(tǒng)分析技術的限制,不僅將分析通道尺度縮小到微米數(shù)量級,還通過各種手段完成微流體控制,從而實現(xiàn)流動狀態(tài)下微量、可控、快速、高效的分離分析,在細胞分析中具有巨大的應用潛力。由于微流體控制是微流控技術的核心,因此開發(fā)新的適用于細胞分析的微流體控制技術,對于擴展微流控技術應用范圍以及提高細胞分析水平具有重要意義。本論文即從發(fā)展新的微流體控制技術,應用于微流控細胞分析方面展開。
  在論文第一章中,概述了微流體控制技術,以及微流控芯片細胞分析的常用流體控制技術,詳細介紹了用于細胞培養(yǎng)和分析的微流體控制技術,包括微流控芯片細胞灌注培養(yǎng)驅(qū)動技術,微流控芯片細胞分析濃度梯度形成技術,微流控芯片細胞分析液滴形成技術。并提出了本論文的工作目的和設計思想。
  在論文第二章中,研制了一種滲透作用微泵,對微泵的流速穩(wěn)定性、工作時間、泵壓等基本性能進行了考察。該微泵結構簡單,造型小巧,無需外接能源,驅(qū)動液流無脈動。將微泵集成到微流控芯片上,實現(xiàn)了滲透微泵驅(qū)動的人大腸癌CCL-187細胞灌注培養(yǎng),以及大腸癌細胞的特異性原位免疫熒光染色,證實細胞生長狀態(tài)良好。
  在論文第三章中,提出一種大規(guī)模集成化的濃度梯度微流控芯片。該芯片具有高密度通道網(wǎng)絡,在20 s內(nèi)形成了上百種穩(wěn)定的濃度梯度,梯度模式多樣,分支通道濃度可定量計算,增加分支通道數(shù)目幾乎不增加芯片體積。將該芯片用于藥物誘導細胞凋亡測試,在一次操作中實現(xiàn)了單藥64種濃度誘導HeLa細胞凋亡的測試,還能同時完成2種藥物單藥濃度梯度和雙藥混合濃度梯度共192種濃度誘導細胞凋亡的測試。
  在論文第四章中,發(fā)展了一種微流控陣列化濃度梯度液滴形成芯片。對于2個入口5級混合通道的芯片,能夠同時生成64列33種梯度濃度的液滴陣列。液滴的平均直徑為40-50μm,體積約50 pL,不同陣列之間液滴尺寸的RSD小于7.0%。此濃度梯度液滴形成系統(tǒng)用于制備金銀合金納米粒子,得到了33種不同金銀配比的納米粒子,將作為多顏色多濃度的編碼微粒用于細胞標記。

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