微通道内激光导向细胞分选方法与实验

作     者：周围 郑泓飙 安广鑫 李志林 刘晓彤 王明慧 孟庆宜 

作者机构：河北工业大学机械工程学院 天津中德应用技术大学新能源系 

出 版 物：《分析试验室》 (Chinese Journal of Analysis Laboratory)

年 卷 期：2024年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0710[理学-生物学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 07[理学] 08[工学] 071009[理学-细胞生物学] 09[农学] 0901[农学-作物学] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：河北省自然科学基金(B2021202038)资助 

主　　题：激光导向 光阱力 细胞筛选 微流控系统 光纤嵌入 

摘      要：单细胞分析可从细胞水平揭示疾病发生发展的机制，为临床提供新的治疗思路，细胞的分离与筛选则是该分析方法的前提。微流控技术具有小型化、低成本等优势，但用于细胞筛选时仍存在需要对细胞标记、影响活性、芯片结构复杂和限定细胞类型等问题。将光纤与微流控芯片集成，设计一种利用激光辐射力分选细胞的方法，可为单细胞分选带来新的机遇。利用COMSOL软件建立细胞筛选的仿真模型，耦合层流、电磁波以及流体粒子追踪3个物理场进行数值模拟，确定了实验参数及条件。在此基础上对单模光纤进行加工、处理后嵌入自主设计的微流控芯片，搭建了激光导向细胞筛选实验系统，成功分离了直径为7 μm和15 μm的2种聚苯乙烯小球以及酵母菌细胞。探究了不同直径的细胞在不同功率的激光作用下的偏移规律：保持其他条件不变，细胞偏移距离随着直径的增大而增加；对于同一直径细胞，激光功率不断增大，细胞偏移距离亦随之增大，细胞的偏移距离和激光功率近似呈正比。本研究为基于微流控芯片和激光技术的细胞筛选提供了一种可行方案。