【摘要】：細(xì)胞分離是實(shí)驗(yàn)室微生物(含菌)培養(yǎng)和環(huán)境樣本能實(shí)現(xiàn)精確分析的關(guān)鍵性限制因素之一。盡管如今許多相關(guān)技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出來,如何在高通量的情況下獲得高純度和高活性的目標(biāo)細(xì)胞仍然是一大挑戰(zhàn)。在過去的幾十年里,基于水動(dòng)力的微流控平臺(tái)憑借其在細(xì)胞處理中展現(xiàn)的高效率、穩(wěn)定的性能和廉價(jià)的成本吸引了人們的廣泛關(guān)注。由于Jakobid鞭毛蟲的線粒體特有類似細(xì)菌的DNA,獲得有高純度和高活性Jakobid鞭毛蟲是研究真核細(xì)胞細(xì)胞器進(jìn)化史的有效途徑。因此,本研究提出一種微流控分離芯片,可將以細(xì)菌為食的Jakobid鞭毛蟲從活細(xì)菌中分離出來。本研究使用了一種高速狀態(tài)下的低黏度鞘流和一種低速狀態(tài)下的高黏度鞘流。在基于軟慣性力的分離芯片中,樣本流在匯交區(qū)被兩股鞘流包裹后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。通過使用這種方法,微通道中能產(chǎn)生非常陡的剪切梯度,該梯度有利于大尺寸的細(xì)胞從樣本流中偏移出來。同時(shí),容易受困于樣本流的小尺寸的細(xì)胞將跟隨最初的流線繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。在構(gòu)建了仿真模型為實(shí)驗(yàn)提供參考后,對(duì)混合熒光微粒(大小微流的直徑分別為1.0μm和9.9μm)進(jìn)行的分離實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該分離芯片的實(shí)用性。然后,在對(duì)流速、黏度、芯片設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化后,成功將Jakobid細(xì)胞分離出來。由統(tǒng)計(jì)結(jié)果知,超過98%的細(xì)菌可以被成功去除,并且收集的到的Jakobid細(xì)胞表現(xiàn)出很高的活性。在對(duì)比一些使用傳統(tǒng)常用的分離方法得到的結(jié)果后,該芯片將分離效率提高了40%多,而且得到的目標(biāo)細(xì)胞更具有生命活力。因此,本研究中提出的芯片實(shí)現(xiàn)了對(duì)形狀不規(guī)則且脆弱敏感的生物細(xì)胞高純度和高活性的分離操作。該方法可以進(jìn)一步被應(yīng)用于更廣泛的對(duì)象和領(lǐng)域,如疾病診斷、環(huán)境微生物樣本的分析等。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q813
【圖文】：

法、有限稀釋法、過濾法、沉淀法，這些方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低[4]。而于細(xì)胞對(duì)環(huán)境敏感度的分離方法，例如基于 pH 值、溫度等方法來說，應(yīng)用對(duì)象有很強(qiáng)的局限性而且環(huán)境因素的改變很可能使得這些敏感的細(xì)，從而降低收集到的細(xì)胞的活性。最近幾年應(yīng)用比較廣泛的是流式細(xì)儀析和選擇的功能，如圖 1.1。執(zhí)行原理是使用特定的光源照射經(jīng)特異性熒胞，通過分析熒光信號(hào)，鑒別出某些亞群。目標(biāo)單細(xì)胞在帶有正、負(fù)電單層排列，并在經(jīng)過攜帶上千伏的偏轉(zhuǎn)板的時(shí)候，在高壓電場的作用下度上的偏移，最后由特定容器收集，而沒有充電的液滴包裹的則視為廢液[式細(xì)胞儀憑借著快捷、方便、通用的特點(diǎn)受到許多人的親睞，其自身還足。通用的特點(diǎn)往往使得細(xì)胞分離的針對(duì)性不強(qiáng)，而且設(shè)備的相關(guān)參數(shù)專業(yè)的生物相關(guān)背景支撐，否則將直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果和檢測精度。最大于其高昂的購買成本，復(fù)雜的系統(tǒng)和龐大的體積，使得一些檢測局限在位和醫(yī)療機(jī)構(gòu)。

圖 1.2 微流控芯片對(duì)生物樣本分離的潛在價(jià)值和應(yīng)用 國內(nèi)外發(fā)展概述微流控分析芯片起源于瑞士公司 Ciba-Geigy 的 Manz 和 Widmer 在 199的微全分析系統(tǒng)的概念[10]，然后它們研制出了毛細(xì)管電泳微芯片，實(shí)現(xiàn)了熒的氨基酸的分離，這極大地促進(jìn)了微流控接下來的迅速發(fā)展。隨后，基于微片的分離[11]、 PCR 擴(kuò)增[12]、酶反應(yīng)[13]、雜交[14]、混合[15]、檢測、分析相繼內(nèi)獲得突破（圖 1.3）[16]。并且 Forbes 雜志在 2003 年將微流控技術(shù)評(píng)為影未來 15 件最重要的發(fā)明之一。微流控芯片不但相對(duì)傳統(tǒng)生化實(shí)驗(yàn)而言將樣、反應(yīng)實(shí)驗(yàn)、分離篩選和檢測分析集于一體，還呈現(xiàn)出一種新的多領(lǐng)域新型驗(yàn)平臺(tái)，這在生物、醫(yī)藥、化學(xué)、食品檢測等領(lǐng)域都有巨大價(jià)值。[17]

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 方肇倫,方群;微流控芯片發(fā)展與展望[J];現(xiàn)代科學(xué)儀器;2001年04期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 徐文超;基于水動(dòng)力的細(xì)胞分離實(shí)驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2735226