基于微灌流腔的细胞膜生物物理学参数的高精度测定

发布时间：2017-04-29 17:13

  本文关键词：基于微灌流腔的细胞膜生物物理学参数的高精度测定，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：细胞膜渗透性是细胞的重要生物物理学性质之一,其在生物工程、再生医学、器官工程和生物保存中扮演着重要角色。而测量细胞膜的渗透性质是通过微装置内胞外溶液渗透压转变的实验测量得到的。然而大多数研究者们并没有对微装置及其相应的实验程序做过系统的研究,这就是为什么不同研究者的之间的测量结果相差很大的原因。 本文基于传热传质和对流扩散原理的指导,设计并改进了微灌流腔装置。同时,还通过实验验证和利用有限元分析方法数值计算了微通道以及管路中的胞外溶液的浓度分布变化。对比数据结果后证明,在细胞渗透性实验中使用惯用的理想阶跃浓度函数去拟合细胞膜渗透性参数时会不可避免的带来较大的误差,而本研究中确定浓度函数保证了拟合得到的参数的精确性和可靠性。 此外,本文还设计制作了专用来测量卵母细胞渗透的微灌流腔。收集并测试了共计57颗受精失败的卵母细胞的渗透性参数。所得到测量数据为将来的研究提供了有用的参考,同时也丰富了卵母细胞在不同低温保护剂条件下的卵膜渗透性。实验结果还表明,可以在低温保存之前记录卵母细胞添加低温保护剂时的体积变化来评估该卵母细胞的体外受精成功率。 最后,本文还对微流控的液滴技术进行了探索,积累了大量相关经验。 总之,所述的研究工作有利于更好的理解低温生物学,也有利于设计出更好更稳定的低温保存协议。通过提高实验测量细胞渗透性的精确性,本文的研究工作对改进低温生物学的研究有着巨大的潜力。
【关键词】：低温生物学 细胞膜渗透性 微灌流腔 有限元分析 渗透压变化
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R329.2;R318.52
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 低温生物医学研究背景10-12
• 1.1.1 低温生物医学的发展及研究内容10-11
• 1.1.2 低温保存的研究及意义11-12
• 1.2 细胞渗透性的研究12-18
• 1.2.1 细胞渗透性研究的背景12-13
• 1.2.2 大样本细胞渗透性的研究13-14
• 1.2.3 小样本/单个细胞渗透性的研究14-18
• 1.3 参数测量的关键性问题18
• 1.4 课题研究内容与论文结构安排18-22
• 1.4.1 研究内容18-19
• 1.4.2 内容安排19-22
• 第二章 微灌流腔的优化研究22-32
• 2.1 引言22-23
• 2.2 微灌流腔的系统结构设计23-24
• 2.3 微灌流腔的浓度验证实验24-27
• 2.4 微灌流腔的有限元模型27-29
• 2.4.1 有限元模型的理论方程27-29
• 2.4.2 有限元模型的参数确定29
• 2.5 微灌流腔模型的计算结果29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 普通细胞渗透性参数测定32-42
• 3.1 引言32-33
• 3.2 细胞膜传质过程的理论33-34
• 3.3 细胞渗透性实验34-40
• 3.3.1 实验材料34-35
• 3.3.2 实验方法35-36
• 3.3.3 实验数据和结果36-38
• 3.3.4 讨论和总结38-40
• 3.4 细胞膜渗透性参数的运用40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 特殊细胞渗透性参数测定42-52
• 4.1 引言42-43
• 4.2 专用微灌流腔设计43-44
• 4.3 人卵母细胞膜渗透性试验44-51
• 4.3.1 实验目的44-45
• 4.3.2 实验材料45
• 4.3.3 实验方法45-47
• 4.3.4 实验数据和结果47-49
• 4.3.5 讨论和总结49-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 微流控液滴技术的探索52-60
• 5.1 引言52-53
• 5.2 微液滴生成技术的探索53-59
• 5.2.1 液滴生成实验的探索54-58
• 5.2.2 液滴生成的数值仿真58-59
• 5.3 本章小结59-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 参考文献62-68
• 致谢68-70
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：335295