集成渗透作用微泵的微流控芯片细胞灌注式培养的研究

摘要

微流控芯片是微全分析系统中的重要组成部分，它通过对微通道内流体的控制，完成各种分析操作。在任何微流控系统中，起传输液流作用的流体驱动系统都是不可缺少的部分。本文基于生物仿真的方法，设计制作了一种不需要外接能源的非机械渗透作用微泵，并将其集成于微流控芯片上;在集成渗透作用微泵的微流控芯片上进行了灌注式细胞培养及原位免疫荧光染色实验。
　　第一章综述了基于微机电加工技术的微流控驱动系统的发展状况以及渗透作用在流体控制中的应用，介绍了微流控技术在细胞学研究领域中的应用现状，最后提出本论文的工作目的及设计思想。
　　第二章设计制作了一种以渗透作用为驱动的微泵，并将其集成于微流控芯片系统中。详细介绍了微泵相关的设计制作过程，考察了微泵性能及影响因素。所制作的微泵无需要外接能源，体积小，适于便携化。在25～27℃温度范围内，以100mg/mL聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone，PVP)作为渗透驱动试剂，渗透面积为0.98cm2时，集成微泵在50h内的平均流速为0.33μL/min，相对标准偏差为4.3％(n=51)，证明了该微泵在普通实验室工作环境中能够提供稳定可靠的流速。
　　第三章以微流控芯片集成的渗透作用微泵为驱动方式，在芯片上进行了大肠癌细胞CCL-187连续一周的灌注式培养，讨论了芯片细胞培养环境的选择和优化，并利用集成微泵连续驱动染色所需溶液，对芯片上培养的细胞进行了原位免疫荧光染色实验。
　　第四章对本文制作的集成式渗透作用微泵及建立的微流控芯片细胞灌注培养方法进行总结和展望。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 微流控系统中的流体驱动技术

1．2．1 机械微泵

1．2．2 非机械微泵

1．2．3 渗透作用在微流体控制中的应用

1．3 微流控技术在细胞研究中的应用

1．3．1 微流控芯片细胞操纵

1．3．2 微流控芯片细胞培养

1．3．3 微流控芯片细胞内组分分析

1．4 本论文工作目的及设计思想

第2章 集成式渗透作用微泵的研制

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器

2．2．2 实验试剂、材料及溶液配制

2．2．3 微流控芯片的制作

2．2．4 渗透作用微泵的制作

2．2．5 微泵的性能测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 渗透作用微泵的总体设计思想

2．3．2 微泵结构的设计

2．3．3 半透膜的选择

2．3．4 渗透驱动试剂的选择

2．3．5 独立式微泵的性能

2．3．6 集成式渗透作用微泵的影响因素及性能

2．4 小结

第3章 集成渗透作用微泵的微流控芯片细胞灌注培养

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器及设备

3．2．2 试剂和材料

3．2．3 细胞培养操作

3．2．4 集成渗透作用微泵微流控芯片细胞灌注培养的操作过程

3．2．5 微流控芯片大肠癌细胞的免疫荧光染色实验

3．3 结果与讨论

3．3．1 集成渗透作用微泵微流控芯片细胞灌注培养系统的设计

3．3．2 免疫荧光染色实验

3．4 小结

第4章 结论

参考文献

致谢

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