基于石墨烯的微流控芯片制备及其对单细胞行为的研究
发布时间：2022-07-02 10:16
微流控技术是一种精确控制及操控特征尺寸在几十到几百微米之间微尺度流体的方法。由于微流控芯片的通道尺寸和单细胞的尺寸大致相当,一般在几十至几百微米,能够从空间和时间上对流体进行精确地控制,节省大量的试剂和细胞,具有传统细胞行为研究技术无可比拟的优势,因此微流控技术的发展为单细胞行为的研究提供了新的思路和方法。单细胞水平的生物物理特性表征可有效阐明细胞的功能和状态,揭示细胞的单体差异性,对于细胞的分化和病理研究,以及疾病的早期临床诊断和治疗具有非常重要的意义。生物阻抗检测技术广泛应用于细胞生理行为相关的研究,也是用于构建细胞阻抗传感器的基础。经典的细胞阻抗电极是平面的金电极,这种电极尽管可以很好的实时传导细胞电阻抗的变化,但是往往需要在金电极上增加一些特定的抗体等化学修饰,从而实现细胞定位。另外,二维的平面的电极往往只能够传感细胞在平面方向（即XY轴）的延伸和迁移,但并不能反映细胞在纵向（即Z轴）的运动和变化,这对于立体三维结构细胞的阻抗分析是不全面的。由于细胞的表面布满着微纳米尺度的丝状伪足,如果从仿生的角度制备出和细胞表面的丝状伪足同尺度相匹配的电极材料和界面,增加细胞表面和界面电极材...
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 细胞阻抗传感器
1.2.1 细胞阻抗传感器的原理和方法
1.2.2 细胞阻抗传感器的研究进展
1.3 基于微流控芯片的细胞分离和捕获方法
1.3.1 机械操纵分离法
1.3.2 介电电泳操纵分离法
1.3.3 磁操纵分离法
1.3.4 微纳异质结构界面捕获分离法
1.4 石墨烯的概述
1.4.1 石墨烯结构与性能
1.4.2 石墨烯的制备
1.5 石墨烯微阵列电极的制备工艺
1.5.1 软光刻技术和转印技术相结合
1.5.2 光刻胶作为掩膜的反应离子刻蚀技术
1.5.3 激光直写刻蚀技术
1.5.4 微流道(MIMIC)成型技术
1.5.5 电雾化沉积技术
1.5.6 喷墨打印技术
1.6 石墨烯微阵列电极的应用
1.6.1 神经细胞电生理和神经影像的电极
1.6.2 三维气体传感器的电极
1.6.3 晶体管或者场效应晶体管电极
1.6.4 透明导电屏幕
1.7 本文的研究内容与意义
第二章 基于二维/三维金电极的微流控芯片设计、制备及表征
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 基于二维金电极的微流控芯片设计与制备
2.2.2 基于三维金电极的微流控芯片设计
2.2.3 基于二维金电极的微流控芯片制备
2.2.4 基于三维金电极的微流控芯片制备
2.3 表征仪器设备
2.4 实验结果与讨论
2.4.1 基于二维金电极的微流控芯片的表征
2.4.2 基于三维金电极的微流控芯片的表征
2.5 本章小结
第三章 基于三维石墨烯界面的微流控芯片设计、制备及表征
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 基于三维石墨烯界面的微流控芯片设计
3.2.2 基于三维石墨烯界面的微流控芯片的制备流程
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 基于三维石墨烯的单细胞微流控芯片的形貌表征
3.3.2 基于三维石墨烯的单细胞微流控芯片的性能表征
3.3.3 基于三维石墨烯的微流控芯片对不同微量溶液的测定
3.4 本章小结
第四章 不同微流控芯片上单细胞的捕获及电阻抗的测定和分析
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂及表征仪器
4.2.2 仪器搭建、测试模型建立以及实验步骤
4.2.3 细胞的传代和培养
4.3 实验结果及讨论
4.3.1 微流控芯片实现单细胞/双细胞的捕获
4.3.2 基于石墨烯和金电极微芯片的空载电阻抗性能比较分析
4.3.3 基于石墨烯和金电极微流控芯片的细胞电阻抗性能比较分析
4.3.4 基于三维金和二维金微流控芯片的细胞电阻抗性能比较分析
4.3.5 三维石墨烯微流控芯片实时的监测单细胞生理过程
4.4 本章小结
第五章 单细胞和电极相互作用的有限元计算和理论分析
5.1 引言
5.2 实验结果与讨论
5.2.1 石墨烯微流控芯片捕获区域流速和电流密度分布模拟
5.2.2 三维和二维金电极微流控芯片捕获区域电流密度分布模拟
5.2.3 细胞与金电极和石墨烯电极相互作用的等效电路模型
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的主要研究成果
本文编号：3654181
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 细胞阻抗传感器
1.2.1 细胞阻抗传感器的原理和方法
1.2.2 细胞阻抗传感器的研究进展
1.3 基于微流控芯片的细胞分离和捕获方法
1.3.1 机械操纵分离法
1.3.2 介电电泳操纵分离法
1.3.3 磁操纵分离法
1.3.4 微纳异质结构界面捕获分离法
1.4 石墨烯的概述
1.4.1 石墨烯结构与性能
1.4.2 石墨烯的制备
1.5 石墨烯微阵列电极的制备工艺
1.5.1 软光刻技术和转印技术相结合
1.5.2 光刻胶作为掩膜的反应离子刻蚀技术
1.5.3 激光直写刻蚀技术
1.5.4 微流道(MIMIC)成型技术
1.5.5 电雾化沉积技术
1.5.6 喷墨打印技术
1.6 石墨烯微阵列电极的应用
1.6.1 神经细胞电生理和神经影像的电极
1.6.2 三维气体传感器的电极
1.6.3 晶体管或者场效应晶体管电极
1.6.4 透明导电屏幕
1.7 本文的研究内容与意义
第二章 基于二维/三维金电极的微流控芯片设计、制备及表征
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 基于二维金电极的微流控芯片设计与制备
2.2.2 基于三维金电极的微流控芯片设计
2.2.3 基于二维金电极的微流控芯片制备
2.2.4 基于三维金电极的微流控芯片制备
2.3 表征仪器设备
2.4 实验结果与讨论
2.4.1 基于二维金电极的微流控芯片的表征
2.4.2 基于三维金电极的微流控芯片的表征
2.5 本章小结
第三章 基于三维石墨烯界面的微流控芯片设计、制备及表征
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 基于三维石墨烯界面的微流控芯片设计
3.2.2 基于三维石墨烯界面的微流控芯片的制备流程
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 基于三维石墨烯的单细胞微流控芯片的形貌表征
3.3.2 基于三维石墨烯的单细胞微流控芯片的性能表征
3.3.3 基于三维石墨烯的微流控芯片对不同微量溶液的测定
3.4 本章小结
第四章 不同微流控芯片上单细胞的捕获及电阻抗的测定和分析
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂及表征仪器
4.2.2 仪器搭建、测试模型建立以及实验步骤
4.2.3 细胞的传代和培养
4.3 实验结果及讨论
4.3.1 微流控芯片实现单细胞/双细胞的捕获
4.3.2 基于石墨烯和金电极微芯片的空载电阻抗性能比较分析
4.3.3 基于石墨烯和金电极微流控芯片的细胞电阻抗性能比较分析
4.3.4 基于三维金和二维金微流控芯片的细胞电阻抗性能比较分析
4.3.5 三维石墨烯微流控芯片实时的监测单细胞生理过程
4.4 本章小结
第五章 单细胞和电极相互作用的有限元计算和理论分析
5.1 引言
5.2 实验结果与讨论
5.2.1 石墨烯微流控芯片捕获区域流速和电流密度分布模拟
5.2.2 三维和二维金电极微流控芯片捕获区域电流密度分布模拟
5.2.3 细胞与金电极和石墨烯电极相互作用的等效电路模型
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的主要研究成果
本文编号：3654181
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