基于微流控芯片的激光驱动细胞分离技术研究

发布时间：2020-09-19 14:06

　　 在生物和医学研究中,分离不同类型的细胞一直是细胞研究的重要领域,可以给许多疾病的诊断和治疗带来巨大的便利,同时也将给生命科学研究带来突破性进展。微流控芯片实验室是一种引起广泛关注的新兴技术,它实现了在微纳尺度对液体的操纵,可以应用于细胞及分子生物学等研究中。激光微操纵技术是以光压和光镊理论为基础实现对细胞的操纵,该技术具有高效、不接触、无损伤的优点。结合微流控技术和激光微操纵技术实现高效新型的细胞分离具有重要的理论意义和实用价值。本文主要研究在微流控芯片基础上结合激光驱动细胞以实现细胞的分离。通过对国内外现状的了解和大量的文献总结,论文首先开展了聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片结构设计及制作工艺的研究,并在此基础上探究了流体及细胞在微流控芯片中的行为,同时从理论和实验两方面探究了高聚焦的激光微束驱动细胞的方法,最后综合微流控技术和激光驱动方法对集成细胞分离系统进行了设计和搭建。首先文中探究了微流控芯片的制作方法并优化加工工艺,选择PDMS材料作为芯片的制作耗材,并基于软蚀刻技术和真空等离子键合方法设计芯片加工流程,最终实现微流控芯片的制作。另外探讨了芯片中微流体的行为,并利用COMSOL软件对水力聚焦形成单细胞流进行仿真实验,在设计加工芯片基础上搭建水力聚焦实验系统,通过大量流体实验,与仿真结果相互印证。其次文中通过探究光镊技术的发展和原理,分别从几何光学方法、瑞利模型等方面进行了力学分析,并对激光通过光纤捕获和驱动微粒进行了光场分析。另外搭建光学实验平台,通过大量的激光驱动细胞实验及经验总结,最终成功实现了聚焦激光经过光纤对酵母细胞的驱动。综合以上研究,本文设计了基于微流控芯片的激光驱动细胞分离实验系统,该系统以微流控芯片为中心,综合应用水力聚焦、激光驱动细胞及各种检测手段,系统具有创新性和可行性。由于时间及相关设备工艺问题,系统本身仍存在许多不足,需要进一步的探索和改进。
【学位单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：Q2-33;TN492

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本文编号：2822598