在生物和醫(yī)學(xué)研究中,分離不同類(lèi)型的細(xì)胞一直是細(xì)胞研究的重要領(lǐng)域,可以給許多疾病的診斷和治療帶來(lái)巨大的便利,同時(shí)也將給生命科學(xué)研究帶來(lái)突破性進(jìn)展。微流控芯片實(shí)驗(yàn)室是一種引起廣泛關(guān)注的新興技術(shù),它實(shí)現(xiàn)了在微納尺度對(duì)液體的操縱,可以應(yīng)用于細(xì)胞及分子生物學(xué)等研究中。激光微操縱技術(shù)是以光壓和光鑷?yán)碚摓榛A(chǔ)實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的操縱,該技術(shù)具有高效、不接觸、無(wú)損傷的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合微流控技術(shù)和激光微操縱技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效新型的細(xì)胞分離具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文主要研究在微流控芯片基礎(chǔ)上結(jié)合激光驅(qū)動(dòng)細(xì)胞以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的分離。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀的了解和大量的文獻(xiàn)總結(jié),論文首先開(kāi)展了聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制作工藝的研究,并在此基礎(chǔ)上探究了流體及細(xì)胞在微流控芯片中的行為,同時(shí)從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面探究了高聚焦的激光微束驅(qū)動(dòng)細(xì)胞的方法,最后綜合微流控技術(shù)和激光驅(qū)動(dòng)方法對(duì)集成細(xì)胞分離系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和搭建。首先文中探究了微流控芯片的制作方法并優(yōu)化加工工藝,選擇PDMS材料作為芯片的制作耗材,并基于軟蝕刻技術(shù)和真空等離子鍵合方法設(shè)計(jì)芯片加工流程,最終實(shí)現(xiàn)微流控芯片的制作。另外探討了芯片中微流體的行為,并利用COMSOL軟件對(duì)水力聚焦形成單細(xì)胞流進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),在設(shè)計(jì)加工芯片基礎(chǔ)上搭建水力聚焦實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),通過(guò)大量流體實(shí)驗(yàn),與仿真結(jié)果相互印證。其次文中通過(guò)探究光鑷技術(shù)的發(fā)展和原理,分別從幾何光學(xué)方法、瑞利模型等方面進(jìn)行了力學(xué)分析,并對(duì)激光通過(guò)光纖捕獲和驅(qū)動(dòng)微粒進(jìn)行了光場(chǎng)分析。另外搭建光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)大量的激光驅(qū)動(dòng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)總結(jié),最終成功實(shí)現(xiàn)了聚焦激光經(jīng)過(guò)光纖對(duì)酵母細(xì)胞的驅(qū)動(dòng)。綜合以上研究,本文設(shè)計(jì)了基于微流控芯片的激光驅(qū)動(dòng)細(xì)胞分離實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),該系統(tǒng)以微流控芯片為中心,綜合應(yīng)用水力聚焦、激光驅(qū)動(dòng)細(xì)胞及各種檢測(cè)手段,系統(tǒng)具有創(chuàng)新性和可行性。由于時(shí)間及相關(guān)設(shè)備工藝問(wèn)題,系統(tǒng)本身仍存在許多不足,需要進(jìn)一步的探索和改進(jìn)。
【學(xué)位單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類(lèi)】：Q2-33;TN492

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本文編號(hào)：2822598