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芯片式细胞融合仪功能电路设计

发布时间:2018-04-01 12:10

  本文选题:细胞电融合 切入点:微流控芯片 出处:《重庆大学》2015年硕士论文


【摘要】:细胞融合作为细胞工程的主要技术手段之一,在胚胎学、医药学、免疫学、遗传学、食品营养学等学科有重要应用。作为细胞融合技术的主流手段之一,细胞电融合具有对细胞损伤小、无残存毒性、融合率高、误差小、便于研究者操控和观察等优点,已被广泛用于细胞融合领域。细胞电融合操作的设备是细胞融合装置,国外细胞融合装置虽能显著提升细胞融合率,但其价格昂贵,配套融合池尺寸(毫米级)过大限制了科研人员对细胞的精密操控,同时提升了功能电路工作电压,影响融合后细胞的存活率;国内细胞融合装置虽然作用细胞种类多,但与国外细胞融合装置相比,融合效率较低下,且功能电路工作不稳定。针对上述事实,本设计结合课题组进行的微流控细胞电融合芯片研究,在前期研究初步实现的基于微电极芯片(尺寸微米级)的细胞融合装置的基础上,提出了基于功能电路划分的系统设计,并重点进行了功能电路的设计研究。该功能电路有提高细胞融合率、减少实验成本、提升实验操作的效率等优点,系统功能电路主要包括排队模块、击穿模块和其他模块,其中,细胞排队模块由DDS信号发生器单元、信号滤波单元、幅度控制单元、放大电路单元组成;细胞击穿模块方面由TTL脉冲发生单元、MOS管驱动单元、MOS管开关单元、RC充放电单元组成;其他模块由信号切换模块、电源模块、通讯模块和控制模块组成。本设计采用功能模块化的设计思路,使功能电路模块化,并测试了各模块的信号参数,结果表明参数满足设计需求;利用C粉(碳粉)和PDMS复合电极开展了功能电路的负载测试,结果表明信号波形完整,各模块带负载能力良好;借用课题组培养的乳腺癌细胞,结合排队模块分别在C粉与PDMS复合电极、银针电极、银粉与PDMS复合电极上做了初步的细胞排队验证实验,实验结果表明乳腺癌细胞在本设计功能电路作用下能够在银粉和PDMS复合电极上发生有效聚集,形成珍珠串,并且具有较高的细胞排队率。
[Abstract]:As one of the main techniques in cell engineering, cell fusion plays an important role in embryology, medicine, immunology, genetics, food nutrition and so on.As one of the main methods of cell fusion, electrofusion has been widely used in the field of cell fusion because of its advantages of little damage to cells, no residual toxicity, high fusion rate, low error and easy to be manipulated and observed by researchers.Cell fusion is operated by cell fusion devices. Although foreign cell fusion devices can significantly improve cell fusion rates, they are expensive, and the size of matching fusion pools (millimeters) greatly limits the precise manipulation of cells by researchers.At the same time, the working voltage of the functional circuit is increased, and the survival rate of the fused cells is affected. Although there are many kinds of cells acting on the cells in our country, the fusion efficiency is lower and the functional circuit is unstable compared with the foreign cell fusion devices.In view of the above facts, this design combined with the research of microfluidic cell electrofusion chip carried out by our research group, on the basis of the preliminary implementation of the cell fusion device based on microelectrode chip (size and micron scale),The system design based on functional circuit partition is put forward, and the design of functional circuit is emphasized.The functional circuit has the advantages of improving the cell fusion rate, reducing the experimental cost and improving the efficiency of the experimental operation. The functional circuit of the system mainly includes queue module, breakdown module and other modules, among which,The cell queue module is composed of DDS signal generator unit, signal filter unit, amplitude control unit and amplification circuit unit, and the cell breakdown module is composed of TTL pulse generator unit, MOS tube driving unit, MOS tube switch unit and RC charging and discharging unit.Other modules are composed of signal switching module, power supply module, communication module and control module.The design adopts the idea of functional modularization, makes the functional circuit modularized, and tests the signal parameters of each module, the results show that the parameters meet the design requirements;The load test of functional circuit was carried out by using C powder (carbon powder) and PDMS composite electrode. The results show that the signal waveform is complete, and each module has good load capacity.Combined with queuing module, the cell queuing verification experiments were carried out on C powder and PDMS composite electrode, silver needle electrode, silver powder and PDMS composite electrode, respectively.The experimental results show that breast cancer cells can effectively aggregate on silver powder and PDMS composite electrode under the action of the designed functional circuit, form pearl string, and have high cell queuing rate.
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:Q813.2;TN492

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本文编号:1695505

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