基于DLD及介电泳原理的细胞分离技术研究
发布时间：2021-08-01 11:14
循环肿瘤细胞（CirculatingTumorCell,CTC）是指是指存在于人体循环系统中的肿瘤细胞,大部分的肿瘤细胞在进入外周血后会发生凋亡或者被吞噬,但是少数的恶性肿瘤会通过血液传播转移到身体中的其他器官,严重危害患者的身体健康。因此,肿瘤细胞的检测在医学诊断和鉴定中具有重要的研究价值,然而,肿瘤细胞在循环系统中的浓度极低,109个血细胞中仅存在1至100个CTC,给检测和捕获CTC造成了巨大的挑战。因此,从血液中快速并高回收率的分离出CTC是当前医学研究的热点。传统的细胞分离方法主要有尺寸过滤、流式细胞法等,但这些方法都具有一定的局限性。微流控技术以高通量、易集成、体积小、成本低等优势成为了细胞分离的一种重要手段。针对以上问题,本文以微流控芯片为实验平台,对肿瘤细胞的高效分离进行了研究,主要包括以下三个方面:（1）基于确定性侧向位移（DLD）的细胞分选本文设计了一种基于确定性侧向位移（Deterministic Lateral Displacement,DLD）的肿瘤细胞被动式分离芯片,主要是根据细胞间的尺寸、硬度等物理差异来进行细胞的分选研究。首先,根据确定性侧向位移原理设计...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?（ａ）所示，Ｌｉｍ等人釆用硅基材料制作了多孔薄膜，??ＣＴＣｓ血，血ＭＣＦ－７
?大连海事大学硕士学位论文???⑷?／￣＾＼冰?作）??；３?，赢，一掀?，??ｊ?；ｉ＃ｋ?；?＂?Ｊ０ｉｌ??ｓｒ：＾??ｌ?〇＿?ｉｒ．?）ｆ＿Ｊｉ??图１．１惯性分离示意图（ａ）缩扩结构［１９］?（ｂ）?￣旋结构＿??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｉｎｅｒｔｉａ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?（ａ）?Ｍｕｌｔｉｏｒｉｆｉｃｅｆｌｏｗ?ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ１１９＾??（ｂ）?Ｓｐｉｒａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［２０］??薄膜式分离结构原理是通过在薄膜上设置一定大小的孔径，只允许小于特定尺寸的??细胞通过以实现分眩如图１．２?（ａ）所示，Ｌｉｍ等人釆用硅基材料制作了多孔薄膜，??利用ＣＴＣｓ与血细胞的尺寸和变形能力差异，从全血中快速分离出ＭＣＦ－７和人肝癌细??胞ＨｅＰＧ２，捕获率高达８０％。微柱式结构通过在微通道内设置不同间隙的微柱阵列，用??来拦截尺寸大于特定间隙的细胞，从而实现分离。如图１．２?（ｂ）所示，ＭｃＦａｕｌ等人［２２１设??计了上游微柱间隙大，下游微柱间隙小的漏斗形微柱阵列实现了小鼠淋巴瘤细胞（ＭＬＣｓ）??和人外周血单核细胞（ＰＢＭＣＳ）的分眩??……？?Ａ?Ｂｒｅｃｏｎ?ｏｆ?ｆｌｏ．??、培ｍ街ｍｉ??图１．２微结构过滤示意图（ａ）薄膜式Ｐ１］?（ｂ）微柱式［２２］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｓｃａｌｅ?ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ?（ａ）?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｔｙｐｅ［２１］?（ｂ）?ｐｉｌｌａｒ?ｔｙｐｅ＾２２１??－３－??
?大连海事大学硕士学位论文???人［２５１，设计了圆形和多边形微柱结合的芯片，先由圆形微柱从全血中去除大的ＣＴＣ簇，??再由多边形微柱分离第一阶段未能移除的其余韓小的ＣＴＣ集群。如图１．４?（ｄ）所示，??Ｚｅｍｉｎｇ等人［２６］设计出了?Ｉ行撤柱阵列结构，从血液中分离出了红细胞。??＾?Ｉ?．?＼??１．２．?２细胞主动式分离技术??主动式分离技术涉及对颗粒进行分选的外部场，通过外力场对样品流中的微颗粒施??加作用力，不同种类微颗粒特性不同，所受的作用力大小和方向不同，从而实现不同种??类微颗粒的分离，具有分离精度高的优点。主要有介电泳分离、磁场分离、光分离、声??波分离等方法。??（１）磁场分离??磁场分离主要是利用外加磁场或者磁泳法对微颗粒进行分离。其原理在于磁性是物??质的固有属性，不同种类的微颗粒因尺寸和自身磁场特性的不同在磁场的作用下会因受??到不同的磁场作用力而产生不同程度的偏转，实现多种微颗粒的分离。但是细胞自身磁??性特性差异不是特别明显，可通过在微颗粒表面标记磁性纳米颗粒提高细胞对磁场的敏??感性，来提高分离效率。ＭａｎＴａｎｇ［２７］等人在微流体装置的辅助下，利用抗上皮细胞黏附??分子（ＩＭＮｓ）修饰的磁性纳米球（ＭＮｓ）从血液中捕获循环肿瘤细胞，效率高达９４％以上。??＇?ｉ??—ｆ．…．…ｉ＇＂ｉ’’’’’Ｉ?；?？??ｎａｍ？ｐｈｃｒ？?游麵〇＿丨叫＇抓??ＮｉｄｔｅｉｓｉｕＲ??Ｗｆｃｒ?■ｉｉｉＭｗｔ?ｌ－ＭＮ?ｙｉｗＷｉｗ??????ｍａｇｎｅｔｉｃ??图１．４磁分离示意图［２７］??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于微流控技术的循环肿瘤细胞分选研究[J]. 黄笛,项楠,唐文来,张鑫杰,倪中华. 化学进展. 2015(07)
[2]微流控芯片实验室[J]. 林炳承,秦建华. 色谱. 2005(05)
博士论文
[1]微粒与微流体交流电动操控机理及实验研究[D]. 任玉坤.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]集成单细胞捕获的微流控细胞分选芯片研究[D]. 吴菲.中北大学 2018
[2]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
[3]集成惯性聚焦结构的粒子连续分离介电泳微流控芯片的研究[D]. 曾一笑.中北大学 2017
[4]粒子连续分离介电泳微流控芯片的研究[D]. 方明.中北大学 2016
[5]生物细胞介电电泳运动控制机理及细胞排列生物芯片的研究[D]. 张洋.中北大学 2015
[6]基于新型3D电极的介电泳微粒分离微流控芯片研究[D]. 贾延凯.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3315422
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?（ａ）所示，Ｌｉｍ等人釆用硅基材料制作了多孔薄膜，??ＣＴＣｓ血，血ＭＣＦ－７
?大连海事大学硕士学位论文???⑷?／￣＾＼冰?作）??；３?，赢，一掀?，??ｊ?；ｉ＃ｋ?；?＂?Ｊ０ｉｌ??ｓｒ：＾??ｌ?〇＿?ｉｒ．?）ｆ＿Ｊｉ??图１．１惯性分离示意图（ａ）缩扩结构［１９］?（ｂ）?￣旋结构＿??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｉｎｅｒｔｉａ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?（ａ）?Ｍｕｌｔｉｏｒｉｆｉｃｅｆｌｏｗ?ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ１１９＾??（ｂ）?Ｓｐｉｒａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［２０］??薄膜式分离结构原理是通过在薄膜上设置一定大小的孔径，只允许小于特定尺寸的??细胞通过以实现分眩如图１．２?（ａ）所示，Ｌｉｍ等人釆用硅基材料制作了多孔薄膜，??利用ＣＴＣｓ与血细胞的尺寸和变形能力差异，从全血中快速分离出ＭＣＦ－７和人肝癌细??胞ＨｅＰＧ２，捕获率高达８０％。微柱式结构通过在微通道内设置不同间隙的微柱阵列，用??来拦截尺寸大于特定间隙的细胞，从而实现分离。如图１．２?（ｂ）所示，ＭｃＦａｕｌ等人［２２１设??计了上游微柱间隙大，下游微柱间隙小的漏斗形微柱阵列实现了小鼠淋巴瘤细胞（ＭＬＣｓ）??和人外周血单核细胞（ＰＢＭＣＳ）的分眩??……？?Ａ?Ｂｒｅｃｏｎ?ｏｆ?ｆｌｏ．??、培ｍ街ｍｉ??图１．２微结构过滤示意图（ａ）薄膜式Ｐ１］?（ｂ）微柱式［２２］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｓｃａｌｅ?ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ?（ａ）?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｔｙｐｅ［２１］?（ｂ）?ｐｉｌｌａｒ?ｔｙｐｅ＾２２１??－３－??
?大连海事大学硕士学位论文???人［２５１，设计了圆形和多边形微柱结合的芯片，先由圆形微柱从全血中去除大的ＣＴＣ簇，??再由多边形微柱分离第一阶段未能移除的其余韓小的ＣＴＣ集群。如图１．４?（ｄ）所示，??Ｚｅｍｉｎｇ等人［２６］设计出了?Ｉ行撤柱阵列结构，从血液中分离出了红细胞。??＾?Ｉ?．?＼??１．２．?２细胞主动式分离技术??主动式分离技术涉及对颗粒进行分选的外部场，通过外力场对样品流中的微颗粒施??加作用力，不同种类微颗粒特性不同，所受的作用力大小和方向不同，从而实现不同种??类微颗粒的分离，具有分离精度高的优点。主要有介电泳分离、磁场分离、光分离、声??波分离等方法。??（１）磁场分离??磁场分离主要是利用外加磁场或者磁泳法对微颗粒进行分离。其原理在于磁性是物??质的固有属性，不同种类的微颗粒因尺寸和自身磁场特性的不同在磁场的作用下会因受??到不同的磁场作用力而产生不同程度的偏转，实现多种微颗粒的分离。但是细胞自身磁??性特性差异不是特别明显，可通过在微颗粒表面标记磁性纳米颗粒提高细胞对磁场的敏??感性，来提高分离效率。ＭａｎＴａｎｇ［２７］等人在微流体装置的辅助下，利用抗上皮细胞黏附??分子（ＩＭＮｓ）修饰的磁性纳米球（ＭＮｓ）从血液中捕获循环肿瘤细胞，效率高达９４％以上。??＇?ｉ??—ｆ．…．…ｉ＇＂ｉ’’’’’Ｉ?；?？??ｎａｍ？ｐｈｃｒ？?游麵〇＿丨叫＇抓??ＮｉｄｔｅｉｓｉｕＲ??Ｗｆｃｒ?■ｉｉｉＭｗｔ?ｌ－ＭＮ?ｙｉｗＷｉｗ??????ｍａｇｎｅｔｉｃ??图１．４磁分离示意图［２７］??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于微流控技术的循环肿瘤细胞分选研究[J]. 黄笛,项楠,唐文来,张鑫杰,倪中华. 化学进展. 2015(07)
[2]微流控芯片实验室[J]. 林炳承,秦建华. 色谱. 2005(05)
博士论文
[1]微粒与微流体交流电动操控机理及实验研究[D]. 任玉坤.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]集成单细胞捕获的微流控细胞分选芯片研究[D]. 吴菲.中北大学 2018
[2]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
[3]集成惯性聚焦结构的粒子连续分离介电泳微流控芯片的研究[D]. 曾一笑.中北大学 2017
[4]粒子连续分离介电泳微流控芯片的研究[D]. 方明.中北大学 2016
[5]生物细胞介电电泳运动控制机理及细胞排列生物芯片的研究[D]. 张洋.中北大学 2015
[6]基于新型3D电极的介电泳微粒分离微流控芯片研究[D]. 贾延凯.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3315422
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/3315422.html
