基于微流控技术的血管芯片构建与研究

发布时间：2024-03-31 06:34

　　目前,大多数血管组织工程支架内皮化通过体外静态培养内皮细胞来实现。在静态培养条件下形成内皮层的血管支架,当移植入体内后在血流的剪切作用下是否会出现局部内皮层受损却鲜有报道。并且,许多研究中发现,血管组织工程支架表面内皮层细胞的排列情况与对应移植部位正常血管内皮层细胞的排列形式依然有不小差距。为了研究静态培养内皮化组织工程血管聚己内酯(PCL)纤维支架表面内皮层在类人体动脉血流中的完整性及取向性,本文基于微流控技术设计并构建了仿生可拆装的血管芯片及其灌注系统。将构建完成的血管芯片应用于一种新型紫杉醇/左旋聚乳酸纳米粒缓释药物的初步评价。利用3D建模及数值模拟技术对血管芯片结构进行前期设计优化,经过数控雕刻、静电纺丝、热固化成型等多种加工技术制备出芯片的各个模块化部件。采用螺丝紧固连接芯片各部分,实现芯片的可反复拆装,并整体组装芯片及其灌注系统。经数值模拟计算,当血管芯片入口流速为0.75 m/s,芯片单个栅形流道宽度为0.8 mm,流道深度为0.5 mm时,PCL纤维支架上方流体满足人体动脉血流参数,本文所设计的血管芯片内部流体环境接近人体动脉微环境。一系列表征测量结果表明,数控雕刻的加...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1有限元计算结果：(A)Dc=0.3mm，Wg=0.8mm；(B)Dc=0.3mm，Wg=1.0mm；(C)Dc=0.3mm，Wg=1.2mm；(D)Dc=0.5mm，Wg=0.8mm；(E)Dc=0.5mm，Wg=1.0mm；(F)Dc=0.5mm，Wg=1.2mm；(G)Dc=0.7mm，Wg=0.8mm；(H)Dc=0.7mm，Wg=1.0mm；(I)Dc=0.7mm，Wg=1.2mm

2仿生血管芯片及其灌注系统的设计与制造10图2.1有限元计算结果：(A)Dc=0.3mm，Wg=0.8mm；(B)Dc=0.3mm，Wg=1.0mm；(C)Dc=0.3mm，Wg=1.2mm；(D)Dc=0.5mm，Wg=0.8mm；(E)Dc=0.5mm，Wg=1.0mm；(F....

图2.2芯片优化结果：(A)流速；(B)体压力；(C)流线；(D)对壁面剪切应力此外，通过分析以上九组结果，发现在入口流速固定的情况下，流道深度

2仿生血管芯片及其灌注系统的设计与制造11图2.2芯片优化结果：(A)流速；(B)体压力；(C)流线；(D)对壁面剪切应力此外，通过分析以上九组结果，发现在入口流速固定的情况下，流道深度主要影响芯片内部流体压强及流体对壁面的剪切应力，而单个栅形流道宽度则主要影响芯片内部流线的一致....

图2.3芯片制造刀轨图：(A)三维刀轨图；(B)刀轨局部放大图

2仿生血管芯片及其灌注系统的设计与制造12顺序为层优先。根据数控雕刻机实际转速设定主轴速度为1600rpm，基于此主轴速度软件计算得出表面速度为1.0mm/s，每齿进给量为0.1562mm，进给速度为250mm/min。表2.1芯片上部流道层尺寸测量结果在设置完以上参数后，点击生....

图2.4取向PCL纤维支架和无规PCL纤维支架微观形貌：(A)取向PCL纤维支架SEM图

2仿生血管芯片及其灌注系统的设计与制造13维溶液。其中二氯甲烷与N，N-二甲基甲酰胺体积比为7：3，溶液中PCL的质量分数为14%。将电纺纤维溶液装入注射器内，注射器下方配有内径为0.6mm的20G针头。正电极与注射器针头相接，并施加20kV直流电压，负电极与纤维接收器相连并接地....

本文编号：3943597