基于微流控芯片的空间微重力损伤监测系统设计

发布时间：2020-04-16 13:09

【摘要】：空间微重力一直是空间环境中影响生物体的显著因素,空间微重力损伤监测对于空间生物学研究及航天事业的发展具有重要意义。而目前空间微重力损伤监测技术都是基于DNA监测、蛋白质监测和线虫生命状态的观察,这些监测技术具有操作难度大,专业知识强,且所用设备精密、复杂、体积大等缺点。针对上述问题,本文提出了一种空间微重力损伤监测方法,并设计了一种空间微重力损伤监测系统。该方法以秀丽隐杆线虫作为模式生物,发光位点数目、荧光强度、纵横比作为空间微重力损伤监测的评估指标。在微流控芯片中捕获、培养和固定线虫。设计一种小型化的显微成像模块,采集线虫荧光及明场图像。通过线虫荧光及明场图像的处理,获取空间微重力损伤的三个评估指标数据。因此,本系统具有体积小、结构简单、价格便宜且操作简单等优点。本系统的工作原理为在微流控芯片中培养和固定秀丽隐杆线虫并实时采集其荧光及明场图像,通过秀丽隐杆线虫荧光及明场图像处理获取空间微重力损伤监测的评估指标数据,实现空间微重力损伤监测。本系统由微流控芯片、显微成像模块、激发光源模块、明场光源模块、微泵和PC机组成,通过机械结构的设计,将其集成为一套完整的空间微重力损伤监测系统。本文进行了显微成像测试实验,证实了显微成像模块的成像质量良好。本文采用模拟微重力设备处理秀丽隐杆线虫,并进行了本系统监测和显微镜监测之间的对比实验,证实了监测方法可行,监测系统准确、稳定和可靠。
【图文】：

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图１．１集成生物实验室（图片来源：百度图片）逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ邋ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ邋（Ｐｉｃｔｕｒｅ邋ｓｏｕｒｃｅ：邋Ｂａｉｄｕ邋ｉｍａｇｅ）逡逑微流控芯片技术得到了各个领域的广泛应用，如图１．２所示。２００９年，Ｙｏｌｅ逡逑Ｄｅｖｅｌｏｐｐｅｍｅｎｔ就过去的微流控芯片做了市场分析报告，并对过去和未来市场情况逡逑－４－逡逑

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成虫体长１ｍｍ左右，半径２０（ｉｍ，全身透明。线虫大部分为雌雄同体，雄性个体逡逑占０．２％。雌雄同体的线虫自体受精，雄性个体需要与雌雄同体交配繁殖后代。２１°Ｃ逡逑的情况下，，线虫从出生到性成熟只需３．５天。线虫的生长周期如图２．１所示，包括逡逑幼虫期和成虫期两个阶段，幼虫期又包括ＬＩ、Ｌ２、Ｌ３和Ｌ４期，Ｌ４期结束后，线逡逑虫便进入成虫期。当线虫所处的环境中，如果没有食物或者种群密度过大，Ｌ１期邋＇逡逑的线虫便会进入道尔期。道尔期的线虫可以抵御外界的恶劣环境，一旦外界环境逡逑恢复到适宜状态，线虫便可以直接进入Ｌ４期。线虫属于多细胞真核动物，与人类逡逑同源的基因占４０％左右。成虫虫体的细胞数目己知，雌雄同体的细胞数目为９５９逡逑个，雄性个体的细胞数目为１０３１个，并且不同个体之间细胞的发展规律基本相同。逡逑线虫足够简单，可以被详尽探宄。因此，在生物学研究方面优点明确。逡逑英国生物家Ｓｙｄｎｅｙ邋Ｂｒｅｎｎｅｒ于１９６３年将线虫确定为生物学研究的经典模式生逡逑物。在接下来的十年中
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V524;TN492

【参考文献】