液滴微流控用于单细胞包裹和数字化PCR

摘要

液滴微流控技术是近年来新兴的一种生化分析手段，因其高通量、高精度、高效率以及少消耗的特点，已被广泛应用于药物输运、单细胞分析、聚合酶链式反应(PCR)、基因检测等科学研究领域。本文首先对微流控技术进行了概述，之后简要介绍了微流控技术的发展与现状、微流控芯片的主要加工技术以及液滴微流控的相关技术与应用。论文的主要研究内容由以下三部分构成:
　　首先，本文提出了一种新的微流控芯片制作方法，即用便携式紫外(UV)LED作为光源进行软光刻。基于该方法，我们制作了大量的微通道，其质量效果与商业光刻机所制作的并无差别，通道侧壁垂直度及光刻分辨率也都符合要求。
　　其次，本文设计制作了一个流体聚焦式的液滴微流控PDMS芯片，用于实现单细胞分析中的单细胞包裹。基于该芯片，我们设计了一系列实验，探索了如何控制液滴的大小使得每个液滴只包裹一个细胞。之后，针对可能影响包裹率的回流现象进行了分析，并对原微通道进行了改良。
　　最后，详细介绍了本实验室自行搭建的液滴式数字PCR系统，重点描述了其中的三个主要流程:液滴的产生、DNA模板的扩增以及产物的检测，并对实验结果进行了分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 微流控技术概述

1．2 微流控技术的发展及现状

1．3 微流控芯片的加工

1．4 液滴微流控技术简介

1．5 微流控液滴的生成

1．5．1 T型通道法(T-junction)

1．5．2 十字型流体聚焦法(Flow-focusing)

1．5．3 同轴流法(Co-flowing)

1．6 液滴微流控技术的应用

1．7 本文的研究目的和内容

第2章 微流控芯片的简易制作

2．1 微流控芯片的制作材料

2．1．1 硅

2．1．2 石英和玻璃

2．1．3 高分子聚合物

2．1．4 光敏聚合物

2．2 微流控芯片的简易软光刻制作

2．2．1 简易光刻制作SU-8微通道阳模

2．2．2 浇注PDMS芯片

2．3 PDMS芯片内的通道结构

2．4 本章小结

第3章 基于液滴微流控的单细胞包裹

3．1 单细胞分析的意义

3．2 单细胞分析技术

3．3 液滴微流控在单细胞分析中的应用

3．3．1 液滴单细胞培养

3．3．2 液滴单细胞分析

3．4 液滴单细胞包裹实验部分

3．4．1 微芯片的制作

3．4．2 实验平台的搭建

3．4．3 实验材料

3．4．4 实验过程及现象

3．4．5 实验分析

3．4．6 实验展望

3．5 本章小结

第4章 基于液滴微流控的数字化PCR

4．1 PCR技术概述

4．2 单分子／数字PCR

4．3 液滴式数字PCR

4．4 液滴PCR技术的发展及应用

4．5 液滴式数字PCR实验部分

4．5．1 系统平台的搭建

4．5．2 含有模板分子的液滴的产生

4．5．3 DNA模板的扩增

4．5．4 扩增产物的检测

4．5．5 结果与分析

4．6 本章小结

第5章 总结和展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间论文发表情况