检索结果-南通市图书馆

作者：陈攀东南大学

学位级别：硕士

经过三十多年的发展,微流控技术已覆盖化学、物理、生物、医学、材料科学、光学和微机电系统(MEMS)等众多领域,成为一个重要的交叉学科。它在很多领域得到广泛的应用,比如即时检测、材料的筛选及合成以及细胞分析等。微流控技术满足了... 详细信息

经过三十多年的发展,微流控技术已覆盖化学、物理、生物、医学、材料科学、光学和微机电系统(MEMS)等众多领域,成为一个重要的交叉学科。它在很多领域得到广泛的应用,比如即时检测、材料的筛选及合成以及细胞分析等。微流控技术满足了生命科学对细胞等生物样品进行更高效、更灵敏、更快速分离分析的需求,而且微流控系统的特征尺寸与细胞和其他微生物实体的大小相称,更有利于对少量细胞甚至是单个细胞的操控和分析。该论文首先介绍了本课题的背景及意义,对单细胞捕获及培养的方法进行了总结,针对现有问题提出了本课题微流控细胞捕获阵列。依据哈根-泊肃叶定律对芯片基本结构进行了设计,建立了沟道网络的流阻模型。通过在MATLAB中的建模,计算出设计结构中用于单细胞捕获的压强差的大小,从而对芯片的结构尺寸进行优化和改进。在此基础上本课题主要设计和制作了一种具有96个细胞陷阱的微流控芯片。96个细胞陷阱按阵列的形式排布(16行6列)。主流体通道和侧流体通道之间的狭缝形成了各个陷阱。通过穿过狭缝的流体压强差,细胞可以被捕获和固定在这些狭窄的缝隙上。每一列细胞陷阱上的压强差可以通过调整主流体通道和侧流体通道的流量来改变,从而获得一个用于细胞固定的合适的压强差。在该微流控芯片中,6列平行的细胞培养通道被设计用于细胞培养的对照培养,每列有16个细胞陷阱。由于芯片设计中设计了 6条平行的捕获沟道,为此设计了 3个入口可以利用层流效应,通过调整三个入口的流量比例实现样品在六条沟道中的依次输送。当所有6列细胞捕获完成后,可以将某几列中捕获的细胞暴露在不同细胞培养介质中进行细胞的对照培养。芯片的制作过程是,首先通过光刻在硅片衬底上的SU-8获得沟道模具,然后可以使用软光刻工艺在PDMS中制作沟道结构。将获得的PDMS沟道层通过打孔和氧等离子体表面处理键合,可以获得双层PDMS的沟道网络,最终使用载玻片密封沟道完成芯片的加工。为了验证芯片功能,设计和进行了如下三个实验:(一)通过染料溶液验证使用层流效应依次输送样品至六条平行沟道的可行性;(二)使用直径为10 μm的微珠对原始设计及改进后的芯片分别进行捕获效率的测试并进行比较。(三)使用酵母进行细胞的捕获,并在芯片中进行对照培养。实验结果表明该种单细胞捕获阵列微流控芯片可以利用鞘流进行细胞的依次捕获,最高捕获效率接近85%,并可以在单芯片中进行细胞的对照培养。

关键词：微流控单细胞捕获对照培养层流

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飞秒激光制备的功能化微流控芯片的研究

飞秒激光制备的功能化微流控芯片的研究

作者：胡文锦中国科学技术大学

学位级别：硕士

微流控芯片技术凭借其显著的优势:高集成度、试剂消耗量小、高效率、环境友好、微型化、可携带、低成本以及操控简单等,受到了广泛的关注和研究,被誉为二十一世纪改变世界的七大技术之一。随之微流控芯片的设计与加工作为微流控芯片技... 详细信息

微流控芯片技术凭借其显著的优势:高集成度、试剂消耗量小、高效率、环境友好、微型化、可携带、低成本以及操控简单等,受到了广泛的关注和研究,被誉为二十一世纪改变世界的七大技术之一。随之微流控芯片的设计与加工作为微流控芯片技术的重要部分,引起了人们的重视。传统的微流控芯片加工方法主要是基于MEMS技术的平面化工艺,得到的是2D微流控芯片,而3D微流控芯片具有更多高性能,该方法很难实现3D微流控芯片的加工,因此,3D微流控芯片的加工越来越急需解决。随着激光技术不断发展,脉冲宽度急剧减小,峰值功率大幅度提高,这使得飞秒激光在微纳米加工领域的优势逐渐显现出来,并占领一席之地。飞秒激光双光子聚合加工方法凭借其高空间分辨率、真三维加工、加工热效应极低且可加工的材料种类广泛等特点被广泛应用在微流控芯片加工领域。与传统微流控芯片加工方法相比,飞秒激光微纳加工不需要掩模板,可以灵活可控地在微流控芯片中集成多样化的3D微器件,赋予芯片更加优良的性能。在很多微流控芯片应用中,流速的实时测量是非常重要的。本文提出利用飞秒激光双光子聚合加工方法在微流控芯片中成功集成了 3D弹簧状流量传感器,与当前已存在的流量传感器的加工方式相比,飞秒激光双光子聚合加工的真三维加工以及高空间分辨率等特性,使得加工过程更加方便、快捷,并且得到的3D弹簧结构的特征尺寸可以达到几微米,增大了弹簧对流速变化的敏感度,实现pl/min量级流速的检测。另外,探究了不同厚度的弹簧状流量传感器对流速的响应情况,不同厚度的弹簧状流量传感器可用于不同范围流速的检测。该流量传感器可以实时、精确地检测微通道中的流速,且检测敏感度高,在微流控芯片、生物医学检测和微全分析系统等研究领域有着广阔的应用前景。目前,大多数生物学和药理学的研究都集中在对细胞群的分析上,将细胞群特征的平均值作为研究结果。然而细胞之间是存在异质性的,基于大量细胞的实验结果忽略了细胞间的差异对控制基因表达和细胞行为的影响,难以反映单细胞水平上的生命活动规律,所以非常有必要进行单细胞分析。针对单细胞分析,本文提出了 PDMS可调谐微流控芯片,用于单细胞捕获。该芯片将微流控芯片技术的被动捕获方式与软材料实现芯片可调谐中的利用外部机械力实现PDMS块大体积的变化相结合,既保证了操作的简便性和捕获到细胞的活性,而且实现了芯片可调谐,该微流控芯片可用于多种尺寸微粒的捕获,不需要重新设计加工芯片。利用该PDMS可调谐微流控芯片在未拉伸状态和拉伸状态成功捕获不同尺寸的粒子,最后实现了酵母菌的单捕获,且进行长时间培养,酵母菌成功完成了多次出芽分裂,证明了其在单细胞分析领域潜在的应用价值。

关键词：微流控芯片飞秒激光双光子聚合流量传感器单细胞捕获

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用于细胞分选及捕获的微流控芯片研制

用于细胞分选及捕获的微流控芯片研制

作者：仲小祥南通大学

学位级别：硕士

微流控芯片因其高通量、反应迅速、试剂消耗低的特点广泛应用于生物医学、细胞检测学、高分子量蛋白质检测等研究领域,是目前较新型、全面的综合检测分析手段。实现细胞分选和单细胞捕获是细胞学分析、生物学研究、临床诊断等领域研究... 详细信息

微流控芯片因其高通量、反应迅速、试剂消耗低的特点广泛应用于生物医学、细胞检测学、高分子量蛋白质检测等研究领域,是目前较新型、全面的综合检测分析手段。实现细胞分选和单细胞捕获是细胞学分析、生物学研究、临床诊断等领域研究的重要要求,微流控芯片满足了细胞分选、捕获的高效率、高精度要求,是实现细胞分选、单细胞捕获的理想手段。根据激光的电磁理论,结合粒子在光场中的几何光学模型,提出了嵌入式光纤微流控细胞分选芯片的设计方案;利用COMSOL Multiphysics仿真软件模拟激光光纤作用下细胞在微通道中的运动情况,研究光辐射压力及细胞尺寸对细胞运动轨迹的影响,得出光辐射压力对不同尺寸细胞的作用机制,设计出可高效分选细胞的嵌入式光纤微流控芯片。为了操纵细胞在微通道内的运动,利用微通道中的鞘流技术,通过改变鞘流通道的流量和流速控制聚焦宽度,实现细胞成列通过微流控芯片通道,并实现不同尺寸细胞的聚焦;采用软光刻技术及模塑法制备微流控芯片,在1064nm波长、100m W功率激光光纤作用下,实现了聚苯乙烯微球的偏转,分选效率达到85%。为了实现细胞分选后的原生质体单细胞捕获分析,研制了腔室结构微流控芯片。建立芯片结构的数学模型,通过细胞捕获过程的仿真分析,确定芯片的内部结构尺寸;搭建微流控实验系统,进行聚苯乙烯微球及原生质体细胞的捕获实验,通过计算机显微拍摄计算得到其捕获效率平均为60%,证明利用腔室结构芯片实现单细胞捕获的可行性。研制的腔室结构微流控芯片具有大幅度减少试剂消耗、捕获速度快的特点,能够适用于30μm～60μm直径单细胞的捕获,并且可用于烟叶原生质体的细胞壁再生研究。

关键词：微流控芯片光纤光镊细胞分选单细胞捕获原生质体

循环肿瘤细胞分离方法的建立和临床应用的探索

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循环肿瘤细胞分离方法的建立和临床应用的探索

作者：郑罗凝浙江理工大学

学位级别：硕士

目的采用Opti Prep密度梯度离心结合免疫磁珠负向筛选法富集循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cell,CTC),并联合多色免疫荧光标记和荧光原位杂交技术检测CTC,建立一种简易高效的富集和鉴定癌症患者外周血CTC的方法,有效应用于临床肿瘤患... 详细信息

目的采用Opti Prep密度梯度离心结合免疫磁珠负向筛选法富集循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cell,CTC),并联合多色免疫荧光标记和荧光原位杂交技术检测CTC,建立一种简易高效的富集和鉴定癌症患者外周血CTC的方法,有效应用于临床肿瘤患者外周血的CTC计数检测。在此基础上,进一步探索建立单细胞捕获技术平台,对特定CTC细胞或者CTC细胞群进行单细胞组学的研究。显微镜观察到CTC后进行显微切割和显微吸取以获取单细胞进行分子鉴定,这一研究将促进CTC的分子鉴定,开发新的治疗靶点,并产生对癌症患者更有效的治疗方案。方法1.利用不同密度细胞的沉降系数不同,配比不同浓度的Opti Prep溶液梯度离心分离外周血各细胞成分,验证单核细胞聚集细胞层。分别选取QGY-7701等多种肿瘤细胞混入外周血,模拟体内循环肿瘤细胞状态。比较Opti Prep液与Ficoll液富集肿瘤细胞的效率、回收率、活性率。密度梯度离心结合免疫磁珠建立最优的循环肿瘤细胞富集体系。2.选取5种肿瘤细胞株:肝癌细胞(QGY-7701、Huh-7、SMMC-7721)、卵巢癌细胞HO-8910、肺癌细胞A549分别进行CD45和CK18两种抗体的细胞免疫荧光染色,CIK细胞作对照。FISH标记CIK细胞染色体数目。将肿瘤细胞混入正常人外周血模拟外周血循环肿瘤细胞进行富集,免疫荧光技术结合FISH检测,准确识别肿瘤细胞。3.联合富集和检测方法精确检测癌症患者的外周血循环肿瘤细胞,进行方法学验证评估。并根据患者CTC检测数目和临床预后数据分析我们建立的CTC检测对于肿瘤患者预后判断的作用。4.尝试显微切割和显微吸取提取单个靶细胞及较纯的目的细胞群,应用Carl Zeiss PALM Combi System和Cell Ector Plus两大系统捕获单个细胞,并进行RT-PCR检测肿瘤细胞的基因表达情况。结果*** Prep液能有效分离单核细胞,将QGY-7701肿瘤细胞富集于白膜层。肝癌细胞(QGY-7701、Huh-7、SMMC-7721)、卵巢癌细胞HO-8910、肺癌细胞A549在Opti Prep中肿瘤细胞的富集效率均高于Ficoll,两组间差异均有统计学意义(P单细胞操作取50个左右肿瘤细胞入血模拟循环肿瘤细胞,比较Opti Prep与Ficoll的回收率较一致。2.免疫荧光结果显示,仅CIK细胞观察到CD45红色荧光,而CK18则是仅CIK细胞无绿色荧光。荧光原位杂交结果表明能显著标记细胞染色体,以此识别染色体异常细胞。3.通过对33例入组患者外周血的检验验证以上富集和检测循环肿瘤细胞的方法,均发现有循环肿瘤细胞的存在,说明建立的这一方法能有效检出癌症患者血液中的CTC。实验结果显示,CTC数量较多对应较短生存期,较差预后。4.本研究根据实验需要,涉及两种可识别荧光标记的单细胞获取技术,结果显示均能迅速准确的得到单个目的细胞,解决细胞异质性问题,获取纯净靶细胞,进而为少量CTC的下一步分子鉴定提供了机会,显示了良好的应用前景。结论本研究成功建立了Opti Prep密度梯度离心结合免疫磁珠负向筛选法富集CTC,并联合多色免疫荧光标记结合荧光原位杂交技术检测CTC,有效应用于临床肿瘤患者外周血的CTC鉴定。另外,尝试单细胞捕获新技术获取稀有循环肿瘤细胞,为后续单细胞目的基因表达鉴定和进一步的基因测序研究探寻方向,为癌症的预后及预测信息指明方向、为个体化指导治疗和用药的合理选择提供参考。

关键词：循环肿瘤细胞 OptiPrep分离介质密度梯度离心法细胞免疫荧光染色荧光原位杂交技术单细胞捕获

基于微流控技术的反向灭杀式细胞分选芯片装置的研制

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基于微流控技术的反向灭杀式细胞分选芯片装置的研制

作者：曹文玥重庆大学

学位级别：硕士

细胞分选技术对细胞生物学及相关领域科学研究和实际应用均具有重要意义。基于微流控芯片的细胞分选技术,较传统细胞分选技术而言,表现出成本低、灵敏度高、操控精细化等优势。需要注意的是,目前大多数微流控芯片上细胞分选技术多侧重... 详细信息

细胞分选技术对细胞生物学及相关领域科学研究和实际应用均具有重要意义。基于微流控芯片的细胞分选技术,较传统细胞分选技术而言,表现出成本低、灵敏度高、操控精细化等优势。需要注意的是,目前大多数微流控芯片上细胞分选技术多侧重于对某类特定细胞的分选操作,对具有相同性质属性的群体细胞中特定单细胞精细化分选的能力普遍较低,这导致现有的微流控分选方法及系统普适性不高,应用领域受到一定限制。本论文以发展一种可实现单细胞分选操控的微流控芯片装置为目标,通过在微流控芯片上集成单细胞捕获结构,首次尝试以寻址式方式诱导非目标细胞在电信号作用下发生凋亡,完成高效细胞分选。论文设计了由PDMS流动层和微电极阵列层组成微流控芯片,PDMS流动层上设计了阵列化单细胞捕获腔,对单细胞捕获腔结构的流动参数和电场分布进行了分析,通过实验探究得到了单细胞捕获单元能够获得较好的流体压差（Q1/Q2≈1.54）,从而获得高单细胞捕获率。通过结构优化,在微流控芯片上集成了3组单细胞捕获腔阵列,每组单细胞捕获腔阵列内有2条独立的微通道,每条微通道内30个单细胞捕获腔微结构（即每组内60个单细胞捕获腔微结构）。与之对应的是,每组设置1个公共电极和60个独立寻址式操作微电极,形成“1公共极+N独立控制极”的微电极阵列结构模式,降低了微电极阵列布设难度,两者协同完成单细胞捕获和非目标的灭杀操作。本文搭建了反向灭杀式细胞分选微流控芯片和寻址式细胞分选控制器集成的细胞分选实验平台,开展了实验验证:（1）论文对微流控芯片出口负压驱动条件进行了优化,获得了适宜于寻址式反向灭杀式细胞分选微流控芯片的压力值（-1.5psi）,并在该负压驱动下获得了95.74%±0.69%的单细胞捕获率,为后续的精确细胞分选奠定了良好基础。（2）论文探讨了非目标细胞的可控灭杀方法,确定了K562细胞样本的灭杀信号13V～16V（等渗）、6V～9V（低渗）参数,可诱导K562细胞实现稳定、安全、准确的选择性灭杀,且不会因相邻捕获腔的信号串扰造成误操作,达到精确细胞分选的预定目标。

关键词：细胞分选电灭杀单细胞捕获寻址式微电极