在生物和醫(yī)學研究中,分離不同類型的細胞一直是細胞研究的重要領域,可以給許多疾病的診斷和治療帶來巨大的便利,同時也將給生命科學研究帶來突破性進展。微流控芯片實驗室是一種引起廣泛關注的新興技術,它實現(xiàn)了在微納尺度對液體的操縱,可以應用于細胞及分子生物學等研究中。激光微操縱技術是以光壓和光鑷理論為基礎實現(xiàn)對細胞的操縱,該技術具有高效、不接觸、無損傷的優(yōu)點。結(jié)合微流控技術和激光微操縱技術實現(xiàn)高效新型的細胞分離具有重要的理論意義和實用價值。本文主要研究在微流控芯片基礎上結(jié)合激光驅(qū)動細胞以實現(xiàn)細胞的分離。通過對國內(nèi)外現(xiàn)狀的了解和大量的文獻總結(jié),論文首先開展了聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片結(jié)構(gòu)設計及制作工藝的研究,并在此基礎上探究了流體及細胞在微流控芯片中的行為,同時從理論和實驗兩方面探究了高聚焦的激光微束驅(qū)動細胞的方法,最后綜合微流控技術和激光驅(qū)動方法對集成細胞分離系統(tǒng)進行了設計和搭建。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,并基于軟蝕刻技術和真空等離子鍵合方法設計芯片加工流程,最終實現(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軟件對水力聚焦形成單細胞流進行仿真實驗,在設計加工芯片基礎上搭建水力聚焦實驗系統(tǒng),通過大量流體實驗,與仿真結(jié)果相互印證。其次文中通過探究光鑷技術的發(fā)展和原理,分別從幾何光學方法、瑞利模型等方面進行了力學分析,并對激光通過光纖捕獲和驅(qū)動微粒進行了光場分析。另外搭建光學實驗平臺,通過大量的激光驅(qū)動細胞實驗及經(jīng)驗總結(jié),最終成功實現(xiàn)了聚焦激光經(jīng)過光纖對酵母細胞的驅(qū)動。綜合以上研究,本文設計了基于微流控芯片的激光驅(qū)動細胞分離實驗系統(tǒng),該系統(tǒng)以微流控芯片為中心,綜合應用水力聚焦、激光驅(qū)動細胞及各種檢測手段,系統(tǒng)具有創(chuàng)新性和可行性。由于時間及相關設備工藝問題,系統(tǒng)本身仍存在許多不足,需要進一步的探索和改進。
【學位單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：Q2-33;TN492

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本文編號：2822598