顯微注射技術(shù)是生命科學(xué)領(lǐng)域研究發(fā)育、遺傳等問題的重要手段。長期以來,操作人員在顯微鏡下對單細(xì)胞進(jìn)行微操作、微注射耗費(fèi)了大量時間,另外也需要操作人員具有較高的技術(shù)熟練度。將機(jī)器人技術(shù)引入到這一傳統(tǒng)生物技術(shù)領(lǐng)域,通過機(jī)械手自動化操縱細(xì)胞可以極大地提高注射細(xì)胞效率、成功率,同時也減輕了實(shí)驗(yàn)人員的勞動量。本文以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞顯微注射自動化為目標(biāo),通過設(shè)計和制備若干微納器件,進(jìn)而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率和成功率。首先,本文介紹了生物細(xì)胞顯微注射系統(tǒng)的特點(diǎn)和本文針對的操作對象。結(jié)合面向生物細(xì)胞的特殊性,描述了所構(gòu)建顯微注射自動化系統(tǒng)的整體思路并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的各個組成部分。接著,設(shè)計和制備一種集成細(xì)胞固定裝置的新型PVDF壓力傳感器。該傳感器在傳統(tǒng)懸臂梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上構(gòu)造一種兩端對稱的新結(jié)構(gòu),在注射細(xì)胞過程中可以有效地減小對細(xì)胞的傷害。另外,在壓電梁的中間位置集成了基于PDMS材料的透明軟質(zhì)細(xì)胞固定裝置。然后對該傳感器進(jìn)行了標(biāo)定,并通過實(shí)際的細(xì)胞自動化注射實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了傳感器功能良好。最后,提出一種新型的細(xì)胞固定器件,通過增加材料表面和斑馬魚胚胎之間的粘附力實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的固定。使用有限元軟件計算得到細(xì)胞和PDMS表面... 

【文章來源】：廈門大學(xué)福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．?３?ＭＥＭＳ壓阻力傳感器??

第一章緒論??加拿大多倫多大學(xué)Ｓｕｎ?Ｙｕ等人研制一種基于ＭＥＭＳ技術(shù)的電容式傳感器??如圖１．２所示。這種傳感器使用深刻蝕技術(shù)在硅片制備出梳齒電容。根據(jù)制備的??梳齒電容放置方向不同可以檢測出２個方向位移所帶來的電容變化，檢測出２??軸壓力。這種傳感器用在了小鼠胚胎注射實(shí)驗(yàn)中，傳感器最小分辨率為０．６９＾Ｎ。??■???ｉ??＾?’ｒ?雪??■Ｉ?ｗｓｓｍｍ??圖１．?２?ＭＥＭＳ梳齒電容壓力傳感器??挪威科技工業(yè)研宄院Ｃｌａｕｓｅｎ等人針對ＭＥＭＳ工序復(fù)雜，價格昂貴的缺點(diǎn)，??優(yōu)化了工藝步驟，研制一種針對生物工程領(lǐng)域工業(yè)應(yīng)用的加工成本低廉的ＭＥＭＳ??壓阻傳感器［１４］，如圖１．３所示。在對硅片腐蝕之前，先對其進(jìn)行光刻和鍵合，從??而可以大批量流水處理。??■?．?—ｒ￣－－５＾??ｆｖ?ｎ＂（ｖ?１１?Ｃｒ?．．．?？??圖１．?３?ＭＥＭＳ壓阻力傳感器??香港中文大學(xué)Ｓｅｌｉｎａ?Ｃ．?Ｑｕ等人在硅表面腐蝕出特定形狀的空位，將聚對二??甲苯沉積在空位中形成一層薄膜，然后將碳納米管放置在聚對二甲苯，最后再在??３??

香港城市大學(xué)謝瑜等人利用ＰＶＤＦ?（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ?Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）壓電材料制成??懸臂梁結(jié)構(gòu)的力傳感器，集成在機(jī)械臂端，在傳感器的末端放置注射器［�。罚�，如??圖１．４所示。傳感器實(shí)時傳輸細(xì)胞微注射過程中產(chǎn)生的力，并編制相應(yīng)的力控制??程序，得到不依賴圖像的細(xì)胞微注射自動化系統(tǒng)。??圖１．４?ＰＶＤＦ壓電傳感器??美國密歇根州立大學(xué)Ｙａｎｔａｏ?Ｓｈｅｎ等研制了一種基于ＰＶＤＦ材料的２軸傳感??器［１８］。如圖１．５所示，在懸臂梁ＰＶＤＦ傳感器的末端再集成一個垂直方向的ＰＶＤＦ??傳感器，從而可以檢測２個方向的力。該傳感器線性度單軸為４．６６０２Ｖ／ｍＮ，雙??軸為２．３９８５Ｖ／ｍＮ。該傳感器成功應(yīng)用在果蠅胚胎微注射和遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)微操作系??統(tǒng)中。同課題組Ｚｈｅｎｇ?Ｃｈｅｎ等人將ＰＶＤＦ壓電材料和ＩＰＭＣ電制動材料復(fù)合在??４??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]斑馬魚胚胎在電離輻射生物學(xué)研究中的應(yīng)用[J]. 王玉佩,張紅,周鑫,周蓉,甘露.  原子核物理評論. 2016(01)
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[8]一種壓電致動微夾鉗及其開環(huán)位移特性[J]. 王代華,楊群.  納米技術(shù)與精密工程. 2010(01)
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[10]現(xiàn)代傳感器發(fā)展方向[J]. 孫圣和.  電子測量與儀器學(xué)報. 2009(01)

博士論文
[1]細(xì)胞力學(xué)建模及其力學(xué)特性的表征[D]. 譚又華.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]再生型車削顫振的在線綜合預(yù)報研究[D]. 徐志明.寧波大學(xué) 2014
[2]基于多功能細(xì)胞操作器件的自動化顯微操作技術(shù)研究[D]. 皋龍成.蘇州大學(xué) 2014
[3]自動化細(xì)胞微注射中器件制作及微注射實(shí)驗(yàn)研究[D]. 唐照軍.南京理工大學(xué) 2011



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