本文關鍵詞：基于微流控技術的生物載體的制備及應用　出處：《東南大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 玻璃毛細管微流控 生物載體 膠體晶體 多元分析 水凝膠 海藻酸鈣纖維 細胞三維培養(yǎng)

【摘要】：微流控技術是一門在物理、化學、工程學、微加工與生物技術等基礎上發(fā)展起來的在微米級結構中操控微尺度液體的科學與技術,在微混合、微分離、微反應和微檢測等領域迅猛發(fā)展。由于其對微尺度流體精確的操縱、處理與控制特性,近年來微流控技術在制備功能化和結構化的微載體材料方面,突顯了傳統(tǒng)制備技術無法比擬的優(yōu)越性。所制備的微載體材料有望在基因測序、液相芯片、藥物篩選和緩釋以及細胞培養(yǎng)等領域有著重要應用,并推動生物醫(yī)學技術的發(fā)展。因此,本論文以微流控技術為技術手段,設計并制備功能性生物載體,開發(fā)其在生物醫(yī)學中的應用,具體研究內(nèi)容如下：(1)設計并搭建協(xié)流式單乳液玻璃毛細管微流控裝置,利用該裝置生成單分散的二氧化硅乳液液滴,通過固化、清洗和煅燒,將乳液液滴轉化為二氧化硅膠體晶體微球；通過水凝膠將量子點均勻地固定在微球內(nèi)部,以膠體晶體微球的反射光譜和量子點的熒光光譜作為雙重編碼元素,從而制備了量子點膠體晶體復合編碼微球載體；通過引入多種發(fā)射波長及熒光強度的量子點,增大了編碼載體的編碼量；探討了復合微球作為生物分子的編碼載體在生物檢測中應用的可行性以及檢測結果的可靠性。(2)利用二氧化硅膠體納米粒子之間的靜電排斥作用,將其分散在水凝膠單體溶液中,使其自主裝成非密堆積型膠體晶體前聚體溶液；改變協(xié)流式單乳液玻璃毛細管微流控裝置中出口通道的形貌和尺寸,調(diào)節(jié)合適的流速,前聚體溶液在出口通道中被擠壓成具有一定形貌的非球型液滴；紫外光在線聚合,固定了液滴的形貌,進而得到了一系列具有結構色的棒狀、餅狀和立方體狀凝膠微粒；通過煅燒非密堆積的非球型凝膠微粒,實現(xiàn)了密堆積非球型膠體晶體微粒的制備；研究了不同形貌微粒的光學特性；以膠體晶體微粒的形貌和反射光譜作為雙重編碼元素,提高了編碼的穩(wěn)定性和準確性,檢驗了其在多元分析中應用的可行性。(3)設計并搭建了具有可擴展微流通道結構的玻璃毛細管微流控裝置,利用海藻酸鈉溶液和氯化鈣溶液在協(xié)流通道口處快速的海藻酸鈣微纖維凝膠化反應,實現(xiàn)了一系列仿生多組分微纖維的制備,包括多組分微纖維、多通道中空微纖維、多核殼中空微纖維和多組分中空微纖維；研究了流速、通道尺寸和溶液的濃度對纖維結構和尺寸的影響；將細胞混合在海藻酸鈉溶液中,制備了仿生血管狀細胞負載纖維,研究了細胞在纖維中的生長情況和生理活性,證明了該纖維在細胞三維共培養(yǎng)和仿生血管構建系統(tǒng)中應用的可行性,實現(xiàn)了人造血管模型的初步構建,為今后開展血管等組織或者器官的體外模擬和研究奠定了基礎。
[Abstract]:Microfluidic technology is a physical, chemical, and biological engineering, development of micro processing technology based on the control of science and technology of micro scale liquid in micron structure, micro mixing, differential from the field of micro and micro reaction detection rapidly. Due to its precise manipulation of micro fluid, and control characteristics, micro carrier material microfluidic technology to prepare functional and structural aspects of the system in recent years, highlights the superiority of the traditional preparation technology is unable to compare. The prepared micro carrier material is expected in the liquid phase chip, gene sequencing, drug screening and field release and cell culture have important the application, and promote the development of biomedical technology. Therefore, the microfluidic technology, design and preparation of functional biological carrier, its development and application in biomedicine, the specific contents are as follows: (1). Design and build co flow type single emulsion glass capillary microfluidic device, the device generates monodisperse silica emulsion droplets, through curing, cleaning and calcination, the emulsion droplets into silica colloidal crystal beads; quantum dots are uniformly fixed on the microspheres through hydrogels by fluorescence spectra and reflectance spectra of quantum dots colloidal crystal microspheres as double encoding elements, thus making quantum dot colloidal crystal composite microspheres were prepared by encoding; introducing multiple quantum dot emission wavelength and fluorescence intensity, increasing the amount of vector encoding encoding; discusses the feasibility of the application of reliability of composite microspheres as carrier encoding of biological molecules in biological detection and detection results. (2) the use of electrostatic repulsion between the colloidal silica nanoparticles, the hydrogel dispersed in the monomer solution, making it independent Loaded into non close packed colloidal crystal type precursor solution; the morphology and size change co export channel microfluidic device in glass capillary flow single emulsion, adjust the appropriate flow rate, precursor solution in the export channel is squeezed into a certain shape of non spherical droplets; ultraviolet light online polymerization. Fixed the morphology of droplets, and then got a series of structural color bar, pie and cubic gel particles by calcination; non spherical gel particles closely packed, realize the close packing of non spherical colloidal crystal particle preparation; optical properties of particles with different morphologies and morphology; reflectance spectra of colloidal crystal particles as double encoding elements, improves the stability and accuracy of encoding, to test its feasibility in multivariate analysis. (3) to design and build scalable microfluidic channel structure. Glass capillary microfluidic device, using sodium alginate and calcium chloride solution in the co flow channel at the mouth of the fast calcium alginate fiber gel reaction, to achieve a series of biomimetic multicomponent micro fiber preparation, including multi-component micro fiber, multi channel micro hollow fiber, multi-core fiber and micro hollow shell hollow fiber micro components; study the influence of channel size and velocity, concentration of solution on the fiber structure and size; the cells mixed in sodium alginate solution, preparation of fiber biomimetic vessel shaped cells on the cell load in the fiber growth and physiological activity, proved that the fiber in three-dimensional cell co culture and the feasibility of constructing biomimetic vascular system, realize the preliminary construction of artificial blood vessel model, laid the foundation for future research and development in vitro vascular tissue or organ.

【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ427.26;R318

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