基于惯性微流控技术的血液中致病菌分离应用研究

发布时间：2020-05-25 07:02

【摘要】：在败血症诊疗中,传统基于血培养的方法通常需要至少24小时,并且血液成分的存在会对PCR遗传扩增造成影响。快速有效地分离血液中致病菌有助于通过PCR或其他技术进行遗传鉴定.从而可及时为败血症患者选择合适的抗生素治疗方案。在新近出现的各种致病菌分离技术中,惯性微流控技术以结构简单、无辅助外场、操控方便及处理通量高等独特优势得到研究者们的关注。本文基于惯性微流体操控机理从器件结构和功能设计,操作条件探索等方面对分离器件进行优化和探究,并在此基础上从不同稀释度、多次分选、不同致病菌种类等方面对器件的分离性能进行表征,最后基于紫外激光直写聚合物结合热塑封的微流控芯片制备工艺研制具有极高通量的分离器件并对其分离效果进行验证。具体而言主要工作总结如下:(1)对分离血液中致病菌器件的关键调控参数进行条件探索:根据惯性微流控技术的调控机理,主要从流道主体结构、操作流速、流道截面尺寸和流道长度几个方面进行优化。通过总结粒子在整个流速段的惯性聚焦偏移规律,得到可调控流速范围并将其用于后续分离实验中。通过对比分析不同截面尺寸流道中粒子的惯性聚焦效果确定流道的宽度。随后从理论计算和实验两方面确定选择螺旋流道的长度。最后,研究血液稀释倍数对血细胞聚焦迁移的影响从而得到最佳血细胞稀释倍数。(2)从多个角度研究了惯性微流控器件对血液中致病菌的分离性能:在上一章基础上采用血细胞去除率和致病菌回收率两个主要指标参数来表征分离性能。对比两种稀释度下的表现得到提高稀释倍数可提升分选效果,探究发现二次分选的方法对致病菌的分离率略有改善。最后考察不同种类致病菌的分离效果,通过比较发现分离效率跟致病菌的种类关联度不高。实验发现该单流道惯性分离器件可达到98%以上的血细胞去除率和62%以上的致病菌回收率表现。(3)在探索多层聚合物芯片的制备工艺基础上研制高通量分离器件并对该器件的分离性能进行验证:首先探究了针对本器件中微流道高度所需的紫外激光直写工艺参数和芯片热塑封的工艺参数,制备相应的夹具并测试器件密封性能和分离性能。接着设计多路并行的高通量聚合物芯片以及相应的夹具,装配得到高通量低成本的分离器件。最后对该高通量分离器件的分离效果进行验证,并通过对比目前存在的几种致病菌分离技术来体现本器件在综合性能尤其处理通量方面的优势。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH77

【参考文献】