【摘要】：外泌體在20世紀(jì)80年代被首次發(fā)現(xiàn)后,其一直被研究人員認定為是細胞排泄出的廢棄物,但隨著對于外泌體深入研究后發(fā)現(xiàn),它在機體免疫應(yīng)答,抗原提呈,細胞遷移,細胞分化,腫瘤侵襲等方面都具有十分深遠的意義。為了更好的研究外泌體,將其從混合雜質(zhì)中分離出來是必不可少的一步,因此對簡單,高效,性價比高的外泌體分離技術(shù)的迫切需求正在日益增長。本文設(shè)計并加工了一套針對于外泌體與其他蛋白質(zhì)組分分離的流場流微流控分離器件,從該方法的原理入手,對各研究中的重要參數(shù)進行推導(dǎo),使用多物理場耦合的仿真軟件進行仿真分析研究,為之后的實物器件制作以及樣品組分的分離提供依據(jù)和方法。首先,本文對場流分離的基本概念做出了系統(tǒng)的解釋,進而推出流場流分離概念中的關(guān)鍵參數(shù)。在仿真過程中,為了得到影響流場流分離的因素,采用歸一化研究的方法,分別通過改變通道高度,通道長度,通道寬度,組分粒徑等參數(shù),對外泌體與牛血清白蛋白這兩種組分的分離效果進行對比與研究。在流場流微流控分離器件制作的過程中,采用基于PDMS的微流控芯片標(biāo)準(zhǔn)加工工藝制作了流場流微流控器件。經(jīng)仿真研究,修正器件模型參數(shù),完成了外泌體組分與牛血清白蛋白組分的分離。歸一化研究結(jié)果分析中得到器件的長度增大,各組分的分辨率變大,通過時間減小;器件的高度增大,各組分的分辨率變大,但通過時間保持不變;通道的寬度無論怎么改變,對于各組分的分辨率與通過時間均無較大影響。通過修改組分粒徑的大小,各組分間的分辨率非線性減小。本設(shè)計的實物器件通過自行加工的方法制作,對其氣密性進行了嚴(yán)格的分析,改善了通道流體外溢的情況,使得通道中的流體僅存在于通道中,滿足器件密封性的要求。后續(xù)研究中將生物樣品組分加入分離通道,選擇合理的參數(shù)進行分離操作,并將其輸出結(jié)果進行分析,這將對今后外泌體的研究提供幫助。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH79
【圖文】：

圖 2.1 場流分離的二維原理圖先假設(shè)在整個通道上建立穩(wěn)態(tài)條件[35]。對于正常模式的 FFF 而味著由于與施加的場的相互作用而導(dǎo)致的朝向積累壁的粒子傳擴散而遠離壁的傳輸而精確地平衡。一旦建立了這種平衡，理論是呈現(xiàn)指數(shù)關(guān)系的，如式 2.3 所示：/0x lc c e c 是距積累壁距離 x 處的顆粒濃度，c0是積累壁上的濃度，l 是由平均層厚度：l D /U 是粒子的擴散系數(shù)，U 是外加場所引起的粒子漂移速度。于理論與實際的數(shù)學(xué)聯(lián)系具有重要意義的是保留參數(shù) λ，該參數(shù)式，如下式 2.5 所示： l / w D /Uw

圖 2.2 流場流分離系統(tǒng)坐標(biāo)系示意圖2.2.1 流體的速度分布在分離通道內(nèi)存在著沿 X 軸相反方向的穿過積累壁流出的橫向交叉流動（cross-flow）和沿通道 Z 軸方向的主體流動，下面對通道坐標(biāo)系中橫向交叉流速分布和主體流速分布分別進行介紹。根據(jù)圖 2.2 可以得知，流體通過入口端進入，并通過出口端和可滲透的積累壁離開。在該理論中，首先需要假設(shè)任何點處的橫向交叉流速均遠遠小于平均主體流速，只有這樣，才能使得沿通道方向的主體流速呈現(xiàn)拋物線型流動。此外，沿著通道的壓降要遠小于積累壁上的壓降，以確保載液能夠均勻的滲透。根據(jù)該理論，系統(tǒng)的橫向速度分布可以用式 2.14 來表示：2 302 33 21xx xu uw w （2.14）其中 ux 是積累壁上方任意點 x 處的橫向交叉流速，u0 是積累壁處的橫向交叉流速，w 是通道的厚度，即積累壁與上壁之間的距離。公式中的負號表示沿坐標(biāo)軸x 的橫向交叉流為負方向。

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本文編號：2764190