生物顆粒(如細(xì)胞等)高效分選和單個(gè)捕獲等在醫(yī)學(xué)、生物研究以及環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。其中細(xì)胞分選是許多臨床診斷和治療過(guò)程中的第一步,比如在數(shù)百萬(wàn)個(gè)血細(xì)胞中檢出少量擴(kuò)散在血液中的癌細(xì)胞,有助于腫瘤的早期診斷。此外對(duì)單個(gè)細(xì)胞的捕獲和培養(yǎng)分析,不僅可掌握單個(gè)細(xì)胞的生長(zhǎng)變化行為,而且在遺傳代謝和基因工程領(lǐng)域以及毒性檢測(cè)方面具有極其重要的潛在價(jià)值。當(dāng)前的生物顆粒分選和捕獲技術(shù)(如抗原抗體的相互作用和熒光激活細(xì)胞分選技術(shù)(FACS)等)通常成本高、操作復(fù)雜、需要標(biāo)記等,限制了其廣泛的應(yīng)用。而微流控芯片技術(shù)具有眾多優(yōu)勢(shì),如小容量樣品、低成本、分析時(shí)間短和尺寸小等。因此,基于微流控技術(shù)開(kāi)發(fā)具有生物顆粒分選、捕獲及流體混合輸送功能的集成微流控芯片系統(tǒng)在生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用前景。在微流控芯片上如何實(shí)現(xiàn)生物顆粒分選、單個(gè)捕獲以及流體混合供應(yīng)功能是當(dāng)前需要解決的首要問(wèn)題。本文首先結(jié)合雙極性電極陣列,分析了在旋轉(zhuǎn)電場(chǎng)下單個(gè)生物顆粒的大規(guī)模捕獲機(jī)制(如感應(yīng)電荷電滲、介電泳和電旋轉(zhuǎn)等)。基于旋轉(zhuǎn)電場(chǎng)下的感應(yīng)電荷電滲旋渦或負(fù)介電泳力,提出了實(shí)現(xiàn)單顆粒大規(guī)模捕獲的新方法。結(jié)合理論和仿真分析,實(shí)驗(yàn)中分析了影...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1熒光激活細(xì)胞分選技術(shù)和磁場(chǎng)激活細(xì)胞分選技術(shù)Fig.1-1Fluorescence-activatedcellsortingandmagnetic-activatedcellsortingtechnologies

第1章緒論-3-母菌細(xì)胞為樣本，不僅可以利用介電泳對(duì)無(wú)標(biāo)記的細(xì)胞和顆粒進(jìn)行分選，同時(shí)對(duì)大量的單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行捕獲。通過(guò)結(jié)合交流電動(dòng)微混合器，實(shí)現(xiàn)了不同濃度營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的混合與輸送、運(yùn)送代謝廢物以及長(zhǎng)期培養(yǎng)等多種功能，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1微流控顆粒分選技術(shù)研究....

圖1-2基于微流控技術(shù)的細(xì)胞分選方法

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文-4-熒光或磁性顆粒標(biāo)記等。因而限制其廣泛的應(yīng)用。而微流控芯片技術(shù)，可以解決上述局限性。目前多種微流控分離技術(shù)已被廣泛研究報(bào)道，比如基于外加場(chǎng)(電場(chǎng)[22,23]、聲場(chǎng)[24,25]、光場(chǎng)[26]和磁場(chǎng)等)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(如確定性側(cè)向位移方法，Dete....

圖1-3基于微流控技術(shù)的單細(xì)胞操縱方法

第1章緒論-7-利用負(fù)介電泳力可以將細(xì)胞捕獲至電場(chǎng)能量最低的位置，以避免高電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)細(xì)胞的不利影響，如圖1-3d）所示。負(fù)介電泳的捕獲方法具有很多缺陷，比如，局部的焦耳熱容易產(chǎn)生、需要復(fù)雜的結(jié)構(gòu)裝置，且不適合同時(shí)大規(guī)模的捕獲單個(gè)細(xì)胞。此外，由于介電泳力與顆粒半徑的三次方成正比[5....

圖1-4底部布置有不同圖案障礙物的三維微混合通道示意圖[67]

第1章緒論-9-利用一個(gè)分離與再結(jié)合的三維微通道結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同雷諾數(shù)流體的高效混合。被動(dòng)微混合器具有一定的局限性和缺陷，如芯片加工復(fù)雜，且流體沿通道流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的水動(dòng)力學(xué)擴(kuò)散，可能會(huì)進(jìn)一步影響實(shí)驗(yàn)分析的靈敏度[67]。圖1-4底部布置有不同圖案障礙物的三維微混合通道示意圖[67....

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