基于导电聚合物的细胞分离介电泳微流控芯片研究

发布时间：2021-10-11 22:59

　　从样品混合物中提纯目标的细胞分离在生物医学研究,临床实践以及国土安全需求（例如食品和水质分析中的病原菌监测）中起着关键作用。微流体细胞分离芯片使用小型化、集成化的设备提供了更高的分离纯度和减少样品量需求。介电泳（dielectrophoresis,DEP）在微流控技术中具有免标记进行细胞分离的优势。导电聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）作为材料的微流控芯片由于其简单且低成本的软光刻工艺受到研究者青睐。然而,现有的导电PDMS电极的芯片需要在半成品模板上进行额外的牺牲层光刻来分别制作电极和流道侧壁。本文提出了一种新颖的微流控介电泳分离芯片,其三维电极和流体结构完全由银-PDMS（AgPDMS）材料构建,并使用SU-8模具开发了低成本的一步成型工艺,无需额外的光刻步骤。本文提出的芯片具有独特的两层交叉指型电极,微电极结构不仅提供高效的介电泳电场,而且作为流道侧壁并定义贯穿下层腔室的并行流道。实验验证了这种设计能够构建空间不均匀的介电泳电场,从而在横向和垂直方向上实现高效的细胞分离。实验评估了上层电极厚度对于细胞捕获效率的影响,按比例扩展电极单元的芯片在进行... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的背景与意义
    1.2 微流控细胞分离技术概述与研究现状
        1.2.1 微滤
        1.2.2 惯性力
        1.2.3 压缩流分离
        1.2.4 磁性分离
        1.2.5 声学分离
        1.2.6 光学分离
    1.3 介电泳细胞分离技术概述与研究现状
    1.4 本文的研究内容
第二章 介电泳细胞分离理论分析及细胞介电特性拟合
    2.1 介电泳理论
        2.1.1 偶极矩
        2.1.2 介电泳力
    2.2 微粒的受力分析
        2.2.1 重力和浮力
        2.2.2 斯托克斯力
        2.2.3 不同微粒的介电泳频率响应
        2.2.4 微粒所受合力分析
    2.3 本章小结
第三章 介电泳微流控芯片的设计与加工
    3.1 介电泳微流控芯片的电极设计
    3.2 介电泳微流控芯片的整体设计
    3.3 介电泳微流控芯片的加工
        3.3.1 模具的制作(光刻)
        3.3.2 微电极-流道一体化结构制作
        3.3.3 芯片的键合封装与电路连接
    3.4 本章小结
第四章 介电泳细胞分离实验
    4.1 实验系统搭建与实验设置
    4.2 实验材料制备
        4.2.1 聚苯乙烯微球溶液
        4.2.2 Hela细胞样品准备
        4.2.3 紫杉醇药物处理
        4.2.4 CCK细胞活性测定法
    4.3 细胞计数程序设计与实现
        4.3.1 轮廓检测
        4.3.2 分水岭算法
        4.3.3 越线检测
        4.3.4 程序设计与实现
    4.4 本章小结
第五章 介电泳芯片的分离实验结果分析
    5.1 芯片介电泳特性验证
    5.2 芯片分离性能优化
        5.2.1 微电极上层厚度优化与无害性验证
        5.2.2 微电极阵列规模优化
        5.2.3 细胞计数程序应用
    5.3 紫杉醇药物处理细胞活性实验
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件


【参考文献】：
硕士论文
[1]基于介电泳的船舶压载水中微藻分离芯片研究[D]. 王伟.大连海事大学 2018
[2]基于分水岭算法的白细胞分割研究[D]. 侯慧.湘潭大学 2016



本文编号：3431403