微流控技術是一種精確控制及操控特征尺寸在幾十到幾百微米之間微尺度流體的方法。由于微流控芯片的通道尺寸和單細胞的尺寸大致相當,一般在幾十至幾百微米,能夠從空間和時間上對流體進行精確地控制,節(jié)省大量的試劑和細胞,具有傳統(tǒng)細胞行為研究技術無可比擬的優(yōu)勢,因此微流控技術的發(fā)展為單細胞行為的研究提供了新的思路和方法。單細胞水平的生物物理特性表征可有效闡明細胞的功能和狀態(tài),揭示細胞的單體差異性,對于細胞的分化和病理研究,以及疾病的早期臨床診斷和治療具有非常重要的意義。生物阻抗檢測技術廣泛應用于細胞生理行為相關的研究,也是用于構建細胞阻抗傳感器的基礎。經(jīng)典的細胞阻抗電極是平面的金電極,這種電極盡管可以很好的實時傳導細胞電阻抗的變化,但是往往需要在金電極上增加一些特定的抗體等化學修飾,從而實現(xiàn)細胞定位。另外,二維的平面的電極往往只能夠傳感細胞在平面方向（即XY軸）的延伸和遷移,但并不能反映細胞在縱向（即Z軸）的運動和變化,這對于立體三維結構細胞的阻抗分析是不全面的。由于細胞的表面布滿著微納米尺度的絲狀偽足,如果從仿生的角度制備出和細胞表面的絲狀偽足同尺度相匹配的電極材料和界面,增加細胞表面和界面電極材... 

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 細胞阻抗傳感器
        1.2.1 細胞阻抗傳感器的原理和方法
        1.2.2 細胞阻抗傳感器的研究進展
    1.3 基于微流控芯片的細胞分離和捕獲方法
        1.3.1 機械操縱分離法
        1.3.2 介電電泳操縱分離法
        1.3.3 磁操縱分離法
        1.3.4 微納異質(zhì)結構界面捕獲分離法
    1.4 石墨烯的概述
        1.4.1 石墨烯結構與性能
        1.4.2 石墨烯的制備
    1.5 石墨烯微陣列電極的制備工藝
        1.5.1 軟光刻技術和轉(zhuǎn)印技術相結合
        1.5.2 光刻膠作為掩膜的反應離子刻蝕技術
        1.5.3 激光直寫刻蝕技術
        1.5.4 微流道(MIMIC)成型技術
        1.5.5 電霧化沉積技術
        1.5.6 噴墨打印技術
    1.6 石墨烯微陣列電極的應用
        1.6.1 神經(jīng)細胞電生理和神經(jīng)影像的電極
        1.6.2 三維氣體傳感器的電極
        1.6.3 晶體管或者場效應晶體管電極
        1.6.4 透明導電屏幕
    1.7 本文的研究內(nèi)容與意義
第二章 基于二維/三維金電極的微流控芯片設計、制備及表征
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 基于二維金電極的微流控芯片設計與制備
        2.2.2 基于三維金電極的微流控芯片設計
        2.2.3 基于二維金電極的微流控芯片制備
        2.2.4 基于三維金電極的微流控芯片制備
    2.3 表征儀器設備
    2.4 實驗結果與討論
        2.4.1 基于二維金電極的微流控芯片的表征
        2.4.2 基于三維金電極的微流控芯片的表征
    2.5 本章小結
第三章 基于三維石墨烯界面的微流控芯片設計、制備及表征
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 基于三維石墨烯界面的微流控芯片設計
        3.2.2 基于三維石墨烯界面的微流控芯片的制備流程
    3.3 實驗結果與討論
        3.3.1 基于三維石墨烯的單細胞微流控芯片的形貌表征
        3.3.2 基于三維石墨烯的單細胞微流控芯片的性能表征
        3.3.3 基于三維石墨烯的微流控芯片對不同微量溶液的測定
    3.4 本章小結
第四章 不同微流控芯片上單細胞的捕獲及電阻抗的測定和分析
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑及表征儀器
        4.2.2 儀器搭建、測試模型建立以及實驗步驟
        4.2.3 細胞的傳代和培養(yǎng)
    4.3 實驗結果及討論
        4.3.1 微流控芯片實現(xiàn)單細胞/雙細胞的捕獲
        4.3.2 基于石墨烯和金電極微芯片的空載電阻抗性能比較分析
        4.3.3 基于石墨烯和金電極微流控芯片的細胞電阻抗性能比較分析
        4.3.4 基于三維金和二維金微流控芯片的細胞電阻抗性能比較分析
        4.3.5 三維石墨烯微流控芯片實時的監(jiān)測單細胞生理過程
    4.4 本章小結
第五章 單細胞和電極相互作用的有限元計算和理論分析
    5.1 引言
    5.2 實驗結果與討論
        5.2.1 石墨烯微流控芯片捕獲區(qū)域流速和電流密度分布模擬
        5.2.2 三維和二維金電極微流控芯片捕獲區(qū)域電流密度分布模擬
        5.2.3 細胞與金電極和石墨烯電極相互作用的等效電路模型
    5.3 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 本文總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間的主要研究成果



本文編號：3654181