基于惯性微流控技术细胞分选富集的研究

• 作 者: 姜恒
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 惯性微流控 微阀 分选 致病菌 循环肿瘤细胞

如今微流控技术应用范围越来越广,已成为包括生物研究、化学分析、环境检测和医疗诊断在内很多行业里的重要环节。基于微流控技术能够分选的可用于诊断疾病的细胞种类也在不断增加。本文主要利用微流控技术在不破坏细胞形态和活性的前提下,使用同一种DFF惯性微流控结构芯片高效完成了血液中红细胞与白细胞分离,致病菌分选富集和循环肿瘤细胞分选富集三项工作。再与被动式流量调节阀配合,将三项功能集成于同一台分选富集仪器当中,以期为惯性微流控技术商业化提供技术支持,同时为疾病的诊断治疗提供技术支持。本论文主要研究内容如下:(1)使用同一种DFF惯性微流控结构高效完成了血液中红细胞与白细胞分离,分选富集致病菌和分选富集循环肿瘤细胞三项工作。利用聚苯乙烯微粒模拟实验探索分选各种目的细胞所需微流控芯片的结构尺寸参数。借助流式细胞仪、血球计数仪以及免疫荧光染色技术等完成对于每一项功能效率的测试。随后对所用微流控芯片进行生物兼容性测试,循环肿瘤细胞经过芯片分选后继续培养1周以判断设备分选是否会影响目标细胞活性,是否会对后续其他生化分析应用有不利影响。(2)探究高通量被动式流量调节阀各结构参数下所能调节的具体流量,与惯性微流控芯片完成分选所需流量匹配制作八核集成芯片,并且尽可能完成对无稀释血液的处理以达到极高通量样品处理的目标。重点研究流量调节阀三个重要参数收缩流道高度H,收缩流道宽度W和控制流道宽度L变化对于所能调节流量的影响。测试实验室条件下所能达到的最低与最高调节流量。制作拥有八个螺旋流道分选单元的集成微流控芯片完成对于样品极高通量处理。同时为了提高处理流量,展开了对于低稀释度血液的研究,并尽量完成未经稀释血液样品的处理。(3)使用同一台仪器装载不同的集成微流控芯片自动化完成对于血液中红细胞与白细胞分离,致病菌分选富集和循环肿瘤细胞分选富集三项功能。调节仪器参数,装载相应的集成微流控芯片完成对于三种样品的分选,并通过流式细胞计数对仪器三项功能所具有的效率进行测试。实现仪器的多功能集成,达到多病种监测的目标。