本文選題：微流控　切入點：微球　出處：《東南大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：多元分析技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。基于流動載體的多元生物分析技術(shù)具有明顯的優(yōu)越性,其關(guān)鍵環(huán)節(jié)是開發(fā)合適的編碼載體。傳統(tǒng)的高分子微球其表面化學(xué)組成是均勻(各向同性)的,隨著研究的深入,理論和實驗結(jié)果表明各向異性微球在控制分子識別和自組裝過程中擁有普通微球所沒有的特殊性質(zhì)。此外,如果可以制備出具有多種化學(xué)組成和功能分區(qū)的微球,則可以賦予編碼載體更加豐富的功能,從而大大拓展其靈活性和應(yīng)用價值。微流控技術(shù)是指在微觀尺度下將不同的流體按照特定的方式整合于一個體系內(nèi),并對其行為進行系統(tǒng)地控制和操作的技術(shù)。經(jīng)過近幾十年來的發(fā)展,微流控技術(shù)為許多科技領(lǐng)域提供了新的方法,包括化學(xué)合成、生化分析、即時診斷、藥物開發(fā)以及環(huán)境監(jiān)測等等。尤其是在材料制備方面,微流控技術(shù)可以對所制備的材料結(jié)構(gòu)進行精確的控制。因此,本論文以微流控為技術(shù)手段,設(shè)計并制備各向異性功能性生物載體,開發(fā)其在生物分析中的應(yīng)用,具體研究內(nèi)容如下:(1)基于單乳液體系,設(shè)計構(gòu)建了兩組分Janus乳液生成裝置,由此通過溶劑蒸發(fā)誘導(dǎo)單分散的二氧化硅納米粒子自組裝成膠體晶體密堆積結(jié)構(gòu),同時使磁性納米粒子在磁場的作用下進行沉積,從而制備具有各向異性Janus結(jié)構(gòu)的磁響應(yīng)性可控運動的膠體晶體微球,并將其應(yīng)用于生物分析。(2)基于雙乳液體系,設(shè)計并構(gòu)建了基于七孔毛細管陣列的一步法生成雙乳液的玻璃毛細管微流控芯片。毛細管陣列中最內(nèi)部的一個毛細管和環(huán)繞在外部的六根毛細管形成精確的中心對稱結(jié)構(gòu),從而避免了傳統(tǒng)的芯片構(gòu)建過程中的人工對中操作,使得制備工藝得到簡化。利用此芯片,可以實現(xiàn)單核及多核雙乳液的可控制備。(3)基于雙乳液體系,制備了具有膠體晶體微氣泡結(jié)構(gòu)的可懸浮編碼載體,并用于生物分析。首先利用微流控技術(shù)制備殼層為選擇透過性膜,內(nèi)核為水溶液的微膠囊,通過高滲溶液誘導(dǎo),使微膠囊發(fā)生空化現(xiàn)象,并在膠囊內(nèi)部產(chǎn)生氣泡。此方法操作簡單,過程可控。以此為基礎(chǔ),制備內(nèi)核為膠體納米粒子分散液的微膠囊;通過誘導(dǎo)膠囊內(nèi)部發(fā)生空化現(xiàn)象,引導(dǎo)納米粒子在固液氣三相界面組裝成密堆積的球形膠體晶體層。最終得到的雙殼層微氣泡結(jié)構(gòu)解決了傳統(tǒng)載體在檢測液中迅速沉降的缺點,并具有穩(wěn)定性高、編碼量可擴增,以及多功能等優(yōu)點,在免疫分析、細胞培養(yǎng)及生物材料相容性評價方面具有重要應(yīng)用價值。(4)基于單乳液雙乳液復(fù)合體系,同時制備液滴和纖維,并使單分散的液滴被纖維串起而形成微載體陣列結(jié)構(gòu),通過實驗參數(shù)的控制使得載體在纖維上可以具有固定和自由滑動兩種模式。這種微載體陣列在細胞培養(yǎng)方面具有很高的靈活性。另一方面,液滴在剪切力和界面張力的共同作用下沿著纖維生成的方向發(fā)生形變,由球形變成紡錘狀。因此,所制備的微載體陣列還具有仿天然蜘蛛絲的結(jié)構(gòu),并具有水分收集、溫度響應(yīng)、非球形膠體晶體組裝等多重功能。
[Abstract]:Multivariate analysis technique has important application value in the biomedical field. Multiple biological carrier flow analysis technology has obvious superiority on the key is to develop appropriate vector encoding. The surface of polymer microspheres of traditional chemical composition is uniform (isotropic), with further research, theoretical and experimental results show that the special nature of anisotropic microspheres in the control of molecular recognition and self-assembly process with ordinary microspheres have not. In addition, if can be prepared with a variety of chemical composition and function partition of the microspheres can be endowed with more abundant function vector encoding, thereby greatly expanding the flexibility and application value. Microfluidic technology refers to the micro scale the different fluid in a specific manner and integrated into a system, and system control and operation technology of its behavior. After recent Ten years of development, provides a new method of microfluidic technology for many scientific and technological fields, including chemical synthesis, biochemical analysis, real-time diagnosis, drug development, environmental monitoring and so on. Especially in the fabrication of materials, microfluidic technology can control on the structure of the material prepared for accurate. Therefore, this based on the micro fluidic technology, design and preparation of anisotropic functional bio carrier, the development of its application in biological analysis, the specific contents are as follows: (1) single emulsion system based on the design of two components of Janus emulsion forming device by solvent evaporation induced self monodisperse silica nanoparticles assemble the colloidal crystal close packed structure, while the magnetic nanoparticles were deposited in the magnetic field, so as to prepare the Janus structure with anisotropic magnetic response of colloidal crystal microspheres controlled movement, and Its application in biological analysis. (2) double emulsion system based on the design and construction of glass capillary generated double emulsion one-step seven capillary array based on microfluidic chip. The capillary array in a capillary inside and around the outside of the six capillary formation center symmetrical structure accurately, so as to avoid the construction process of traditional chip in artificial to operate, the preparation process is simplified. By using this chip, can realize the mononuclear and polynuclear double emulsion can be controlled. (3) double emulsion has been prepared based on colloidal crystal micro bubble structure of the suspended carrier and encoding for biological analysis. First. Using microfluidic technology for preparation of shell for selectively permeable membrane, the kernel for the microcapsule aqueous solution, hypertonic solution induced by the micro capsule, cavitation phenomenon, and bubbles in the internal capsule. This method of operation The process is simple, controllable. On this basis, the preparation of microcapsule core colloidal nanoparticles dispersion induced by the internal capsule; cavitation phenomenon, guide the nanoparticles in the solid liquid gas interface assembly into a spherical colloidal crystal layer of closely packed structure. The micro bubble Double Shell finally solve the traditional carrier settlement quickly in the test solution the shortcomings, and has high stability, the amount of amplification and encoding, etc., in immune analysis, has important application value in evaluation of compatible cell culture and biological material. (4) single emulsion double emulsion composite system based on simultaneous preparation of droplets and fibers, and monodisperse droplets by forming a micro fiber string vector array structure, controlled by the experimental parameters of the carrier can be fixed and free to slide two modes in the fiber. The micro carrier training in cell array It possesses high flexibility. On the other hand, the interaction of droplet on shear stress and interfacial tension along the fiber direction generated by the spherical deformation into spindle. Therefore, micro structure array carrier prepared with imitation of natural spider silk, and has the water collection, temperature response, multiple functions non spherical assembly of colloidal crystals.

【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：Q5-3

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本文編號：1608895