基于微流控芯片的细胞培养及实时阴影成像系统的初步研究

摘要

细胞培养作为一项生物技术已经有了广泛的应用。但是传统的细胞培养具有消耗物质多、营养物质利用不充分、不能实时进行物质更新以及细胞的生长监测困难等缺点。为了解决这个问题，本论文提出了一种利用微流控芯片细胞培养方法，并利用无镜头阴影成像对细胞的生长过程进行观测。这是由于微流控芯片技术具有消耗少、集成度高、高度的流体可控性的特点所决定的。为了便于芯片的制作，微流控细胞培养芯片采用分层式结构，将不同的结构排布在不同的结构层上，通过分层加工得到不同的结构层，最终键合形成芯片整体。无镜头阴影成像技术采用CCD镜头对物体阴影图像进行检测，根据其阴影的变化判断细胞的生长情况。
　　 本论文根据所提出的微流控细胞培养芯片的设计，制作了微流控细胞培养芯片，并对芯片的功能进行了验证。同时，针对传统细胞培养过程中细胞生长监测困难的问题，采用了无镜头阴影成像对细胞的生长情况进行监测，并进行了相应的实验。本论文主要完成的工作如下：
　　 1)完成微流控细胞培养芯片的结构设计。利用分层化设计的思想，将芯片的结构排布到不同的结构层上分别完成，最后通过对位键合形成整体。
　　 2)完成芯片部分流路的仿真。对不同的流体混合进行仿真，通过仿真结果验证了设计的正确性。
　　 3)完成了芯片的加工制作，并进行了部分实验。完成了各层芯片结构层的加工，并通过对位键合形成整体芯片结构，并对所设计的芯片进行了部分实验。
　　 4)对无镜头阴影成像平台功能进行了测试。
　　 5)对细胞培养进行了无阴影成像的实时监测，通过实验结果证实了系统的可行性。但是由于实验中成像光线的原因，部分实验结果不理想。
　　 通过本文初步研究表明，微流控细胞培养芯片具有传统细胞培养所不具有的优点，将是未来细胞培养发展的趋势和方向，而结合无镜头阴影成像的实时监测平台，可以更好的对细胞的生长及分裂进行观察。