用于高通量连续流细胞分离的介电泳芯片研究

发布时间：2023-02-28 20:06

　　细胞分离在生物化学分析和临床医学等领域具有重要作用。相比于传统的离心、过滤、流式细胞术等方法,介电泳(DEP)细胞分离以其免标记、耗样少、易于集成等优势而受到广大研究人员的青睐。现有的介电泳细胞分离研究在电极结构设计和加工工艺方面均有不足,无法在产生高效介电泳力的同时满足加工工艺的简单快速和低成本需求。为了解决目前介电泳细胞分离芯片通量低、加工耗时、成本高的问题,本文提出了一套完整的介电泳细胞分离方案,通过巧妙的电极结构设计和低成本易操作的导电聚合物电极材料实现了连续高通量的细胞分离。首先,本文设计了一种由上层滑轨和下层圆柱组成的3D电极结构,该电极能够在整个通道深度内产生高效的介电泳力,使目标细胞被吸引至滑轨电极侧壁并沿滑轨滑动。这种电极以1 ml/h的样品流速实现了高浓度的活、死细胞分离。此外,我们通过简单的镜像组合将原电极结构扩展为V型电极,并以1.2ml/h的高流速从淋巴细胞中分离出了 Hela细胞(收集率为80.4%)。其次,本研究使用软光刻技术和导电聚合物AgPDMS实现了电极与流道结构的一步成型,操作简单的同时节约了时间和经济成本。最后,作者利用图像处理技术实现了实验数据...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景与研究意义
    1.2 微流控芯片技术简介
    1.3 微流控细胞分离技术的发展现状
        1.3.1 免疫捕获细胞分离
        1.3.2 声波细胞分离
        1.3.3 流体力细胞分离
        1.3.4 介电泳细胞分离
    1.4 本论文研究内容
第二章 介电泳细胞分离芯片的设计与理论分析
    2.1 滑轨式电极及其芯片设计
    2.2 V型电极设计
    2.3 制备过程中对设计的适应性修改
    2.4 介电泳细胞分离芯片的工作原理分析
        2.4.1 介电泳细胞分离芯片中细胞的受力分析
        2.4.2 滑动在电极两侧的细胞的运动差异性
    2.5 本章小结
第三章 介电泳细胞分离芯片的制备
    3.1 介电泳细胞分离芯片的掩模版设计与制作
    3.2 介电泳细胞分离芯片的加工过程
        3.2.1 模具的制作(光刻)
        3.2.2 制备一体化的流道-电极结构(倒模)
        3.2.3 PDMS-AgPDMS一体化结构与玻璃片键合
        3.2.4 小结
    3.3 介电泳细胞分离芯片外接导线
    3.4 本章小结
第四章 介电泳细胞分离芯片的测试与应用
    4.1 实验方法
        4.1.1 Hela细胞样品制备
        4.1.2 死细胞处理方法
        4.1.3 淋巴细胞处理方法
        4.1.4 介电泳细胞分离芯片预处理
        4.1.5 实验系统的搭建与设置
    4.2 单向滑轨电极的细胞滑动测试
        4.2.1 引言
        4.2.2 细胞滑动的影响因素——频率
        4.2.3 细胞滑动的影响因素——电压
        4.2.4 细胞滑动速度分析
    4.3 单向滑轨电极对细胞活性的影响
        4.3.1 CCK-8检测原理
        4.3.2 经单向滑轨电极收集所得细胞的活性判断
    4.4 单向滑轨电极应用—分离活、死细胞
        4.4.1 活细胞:死细胞=1:1
        4.4.2 活细胞:死细胞=10:1
        4.4.3 活细胞:死细胞=100:1
        4.4.4 活、死细胞分离总结
    4.5 V型滑轨电极应用—分离淋巴细胞与癌细胞
    4.6 本章小结
第五章 数据处理方法改进
    5.1 主要算法介绍
        5.1.1 形态学处理
        5.1.2 连通域分析
        5.1.3 分水岭算法
    5.2 具体程序实现
    5.3 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



本文编号：3751754